Il primo fotovoltaico in perovskite tripla giunzione con efficienza certificata
(Rinnovabili.it) – Arriva dal Canada e più precisamente dai laboratori del dipartimento di ingegneria elettrotecnica dell’Università di Toronto, un nuovo fotovoltaico in perovskite a tripla giunzione. Un dispositivo ancora sperimentale ma che ha già segnato un record mondiale: è in grado di convertire più del 24% della luce incidente in elettricità. Il segreto sta nell’architettura stessa della cella.
Fotovoltaico multigiunzione, come funziona?
La tecnologia multigiunzione nasce con lo specifico obiettivo di aumentare la resa fotovoltaica. Ogni unità è costituita, infatti, da più strati di semiconduttori che possono avere diversi bandgap e quindi rispondere a lunghezze d’onda differenti, catturando e convertendo energia che altrimenti andrebbe persa. Nella tripla giunzione, in particolare, tre sottocelle rispondono a tre bande spettrali diverse. Per il settore solare questo tipo di approccio non rappresenta una novità, ma lo è invece il risultato raggiunto dall’Università di Toronto.
Il team ha realizzato la più efficiente cella fotovoltaica a tripla giunzione completamente in perovskite. Ma come può un unico materiale avere tre bandgap differenti? La risposta è semplice. Quella che comunemente viene chiamata perovskite è in realtà un ampio gruppo di ossidi misti di due metalli, la cui struttura cristallina ricalca quella della prima perovskite minerale scoperta. La ricerca di settore ha scoperto da tempo come sintetizzare perovskiti utili a differenti scopi. E basta variare la composizione dei cristalli per sintonizzarli sull’assorbimento di diverse lunghezze d’onda della luce. Operazione impossibile con i semiconduttori classici come il silicio.
Celle solari in perovskite, nuovo record mondiale
Come spiega Tyler Irving sul sito dell’ateneo, il gruppo ha lavorato con nuove perovskiti inorganiche miste rubidio/cesio che mostrano, tra le altre cose, una migliore stabilità alla luce rispetto a quelle ibride organiche-inorganiche. Il nuovo fotovoltaico in perovskite a tripla giunzione ha mostrato un’efficienza del 24,3% con una tensione a circuito aperto di 3,21 volt. Il National Renewable Energy Laboratory, ha certificato in maniera indipendente una resa quasi stazionaria del 23,3%.
“In passato, le celle solari in perovskite a tripla giunzione avevano dimostrato un’efficienza massima di circa il 20%. In altre parole questo lavoro rappresenta un grande miglioramento”, afferma il ricercatore Lewei Zeng, uno dei co-autori principale dell’articolo pubblicato su Nature (testo in inglese). “Per quanto ne sappiamo, questa è anche la prima efficienza certificata per questo tipo di celle. Inoltre i progetti precedenti tendevano a perdere buona parte delle prestazioni nel giro di poche ore. Al contrario, il nostro ha mantenuto l’80% della sua efficienza iniziale anche dopo 420 ore di funzionamento”.