Combinate con successo una cella solare al silicio in eterogiunzione con una cella solare in perovskite monolitico all’interno di un dispositivo tandem
(Rinnovabili.it) – Svizzera e Germania ce l’hanno fatta: lavorando insieme sono riusciti, per la prima volta, a realizzare una cella solare ibrida che accoppia le prestazioni del più tradizionale dei semiconduttori alla nuova promessa della ricerca di settore. Nasce così il primo fotovoltaico in silicio e perovskite, personale successo degli scienziati dell’Helmholtz -Zentrum di Berlino e École Polytechnique Fédérale di Losanna. Insieme, i ricercatori hanno creato una cella solare tandem, ovvero un’unità costituita dalla sovrapposizione di più sotto-celle (quella in silicio e quella in perovskite in questo caso) caratterizzate ognuna da uno spettro di assorbimento differente. Combinando differenti strati sottili di semiconduttori aventi a loro volta differenti “gap di banda”, è possibile infatti assorbire una porzione maggiore dello spettro solare, raggiungendo di conseguenza efficienze superiori.
I cristalli organici-inorganici di perovskite (un ossido di sintesi) si sono rivelati una delle più grandi sorprese nella ricerca fotovoltaica: in soli sei anni, l’efficienza di questa tipologia di celle è aumentata di cinque volte. Questo materiale assorbe con elevata efficienza la luce nella regione blu dello spettro luminoso. E risulta pertanto molto utile riuscire a combinarlo con strati di silicio che risponde principalmente a fotoni con lunghezza d’onda della luce rossa e vicino infrarosso.
Come è stato realizzato il fotovoltaico in silicio e perovskite
La teoria è semplice, ma riuscire a realizzare un dispositivo simile usando i semiconduttori sopracitati non è così scontato. Fino a ieri accoppiare questi semiconduttori presentava un ostacolo non indifferente: la procedura di fabbricazione di una cella richiedeva per la perovskite alte temperature (500 gradi Celsius) che degradavano inesorabilmente il silicio. Il team tedesco guidato dal Prof. Bernd Rech e dal dottor Lars Korte insieme a quello svizzero con a capo il Prof. Michael Graetzel, ha preso una via alternativa: hanno depositato uno strato di diossido di stagno trasparente (SnO2) a basse temperature per sostituire il rivestimento di diossido di titanio tradizionalmente impiegato sulla perovskite, componente che richiede di essere sinterizzato ad alte temperature. Come in un panino ben assemblato hanno quindi aggiunto due strati di silicio amorfo idrogenato (a-Si:H) e uno di silicio policristallino, con alcune inserzioni di ossido di indio-stagno (ITO). Il risultato è per ora un 18% di efficienza di conversione della luce solare in elettricità per il nuovo fotovoltaico in silicio e perovskite, con una tensione a vuoto di 1,78 Volt. “A quel livello di tensione, – spiegano gli scienziati – questa combinazione di materiali potrebbe essere usata anche per la generazione di idrogeno dalla luce solare”.
