Celle solari silicio perovskite, il futuro del fotovoltaico è “tandem”
(Rinnovabili.it) – A Neuchâtel, in Svizzera, si è celebrato il matrimonio tra fotovoltaico tradizionale e di nuova generazione. Qui, infatti, i ricercatori dell’Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL) e del Centro svizzero di elettronica e microtecnica (CSEM) hanno realizzato delle unità ibride da record: celle solari silicio perovskite con un’efficienza di conversione del 25,2 per cento. E la resa non è l’unico elemento degno di nota: per fabbricarle gli scienziati hanno messo a punto un procedimento economico e semplice che può essere direttamente integrato nelle attuali linee di produzione. “Stiamo proponendo di utilizzare attrezzature già in uso, aggiungendo solo alcune fasi specifiche. I produttori non dovranno adottare una tecnologia solare completamente nuova, ma semplicemente aggiorneranno le loro linee di produzione per le celle a base di silicio”, spiega Christophe Ballif, responsabile del laboratorio fotovoltaico dell’EPFL.
Nel campo fotovoltaico, il silicio domina oggi il 90% del mercato. In termini di costi, stabilità ed efficienza (20-22%), questi dispositivi sono molto più avanti rispetto alla concorrenza. Tuttavia, dopo decenni di ricerche e investimenti, questa tecnologia sembra ormai prossima al raggiungimento del suo limite teorico. In altre parole: non è possibile raggiungere efficienze più alte impiegando esclusivamente questo tipo di semiconduttore.
Una delle soluzioni per oltrepassare il limite, è quella di creare celle multigiunzione dove vari substrati di materiali semiconduttori sono adagiati uno sopra l’altro per massimizzare l’assorbimento e la conversione dei raggi solari in elettricità. Un “trucco” usato con parsimonia dall’industria fv a causa dei costi del processo. Ma il team di ricercatori svizzeri è riuscito a trovare un modo per fabbricare celle solari silicio perovskite economicamente competitive.
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Nella soluzione tandem messa a punto da Ballif e colleghi, la perovskite converte efficientemente la luce blu e verde, mentre il silicio è più efficace nella conversione della luce rossa e infrarossa. “Combinando i due materiali, possiamo massimizzare l’uso dello spettro solare e aumentare la quantità di energia generata” affermano i principali autori dello studio, Florent Sahli e Jérémie Werner. “I calcoli e il lavoro svolto dimostrano che dovrebbe essere presto possibile raggiunger un’efficienza del 30%”.
Il punto clou del lavoro è aver trovato un modo semplice per impilare i due materiali, senza dover modificare strutturalmente lo strato di silicio, la cui superficie micro strutturata crea solitamente dei problemi alla sovrapposizione. Il risultato sono celle solari silicio perovskite efficienti e direttamente compatibili con le tecnologie basate sul silicio monocristallino. Al momento, la ricerca continua per aumentare ulteriormente l’efficienza e dare al film in perovskite una maggiore stabilità a lungo termine.
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