Prestazioni record per la cella solare a tripla giunzione del Fraunhofer
(Rinnovabili.it) – L’efficienza delle celle solari tandem perovskite/silicio si è velocemente affermata come il nuovo traguardo del settore, superando le performance delle celle a doppia giunzione basate su semiconduttori III-V (es. GaInP/GaAs). Grazie a rendimenti superiori al 30% hanno inaugurato una nuova era per il fotovoltaico ad alta efficienza e basso costo. Ma soprattutto hanno spalancato le porte della tecnologia multi-giunzione alle perovskiti.
Il passo successivo arriva oggi dal Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE dove un gruppo di ricerca ha realizzato una cella solare a tripla giunzione in perovskite/perovskite/silicio con una tensione a circuito aperto di oltre 2,8 volt. Un risultato importante per il comparto e anche progetto di ricerca Triumph, finanziato dalla Commissione Europea. L’iniziativa, di cui il Fraunhofer ISE è partner, sta lavorando infatti per realizzare un concept avanzato di celle monolitiche a tripla giunzione con un’efficienza di conversione superiore al 33% e una dimensione di oltre 100 cm quadrati.
La tensione a circuito aperto
Per comprendere a pieno il progresso raggiunto dalla nuova cella solare a tripla giunzione è necessario fare qualche passo indietro. Le prestazioni delle celle fotovoltaiche sono determinate da tre fattori principali: tensione a circuito aperto, corrente di cortocircuito e fattore di riempimento. Fra queste la prima è quella più fortemente influenzata dalle proprietà intrinseche dei materiali utilizzati e indica la massima tensione elettrica che la cella può fornire in assenza di carico elettrico. A titolo di confronto le tradizionali unità in silicio cristallino vantano una tensione a circuito aperto compresa tra 0,7 e 0,8 volt.
La cella solare monolitica a due terminali e tripla giunzione creata dell’Istituto tedesco, mostra di essere perfetta all’altezza. “La tensione di oltre 2,8 volt misurata per la cella solare in perovskite-perovskite-silicio suggerisce che la tecnologia è estremamente promettente per la produzione di elettricità“, afferma la dott.ssa Juliane Borchert, leader del gruppo per le tecnologie di perovskite-silicio presso Fraunhofer ISE e presso l’Università di Friburgo. “Si tratta di un valore record per questo tipo di cella solare e dimostra come il fotovoltaico che combina perovskite e silicio, offra un enorme potenziale non sfruttato”.
Il risultato è stato raggiunto attraverso un metodo di tempra in gas per la deposizione dello strato superiore di perovskite che consente una formazione omogenea dell’assorbitore e previene danni da solvente agli strati sottostanti. Il procedimento ha permesso anche ottimizzare gli strati intermedi di interconnessione tra le sottocelle in perovskite. I risultati dello studio sono stati pubblicati su ACS Energy Letters (testo in inglese).