Le nuove celle solari in perovskite completamente inorganiche affrontano tre sfide chiave della tecnologia fotovoltaica: efficienza, stabilità e costi
Nuovi progressi per il fotovoltaico in perovskite inorganica
(Rinnovabili.it) – Man mano che si accorcia la distanza tra fotovoltaico in perovskite e distribuzione commerciale, la struttura delle celle solari si evolve. Dai primi prototipi a oggi, la ricerca di settore ha compiuto passi da gigante arrivando – in laboratorio- a eguagliare le prestazioni del silicio. Gli scienziati dell’Università di scienze e tecnologia di Okinawa hanno aggiunto un ulteriore passo in più alla tecnologia: sono riusciti a creare la prima cella in perovskite inorganica efficiente, stabile ed economica. Si tratta di tre caratteristiche che, per ora, difficilmente riescono a convivere nel fotovoltaico di nuova generazione.
Il problema principale è la struttura di questi cristalli. In natura le perovskiti sono minerali composti da calcio, titanio e ossigeno. Nei dispositivi solari sono utilizzati ossidi di sintesi, per lo più cristalli ibridi organici-inorganici, in cui alogenuri metallici sono legati a piccole molecole organiche.
Le celle solari basate su questi materiali hanno raggiunto nel 2016 una efficienza di conversione del 22.1 per cento ma presentano un grave inconveniente: sono spesso instabili e si deteriorano con l’esposizione al calore. La causa? La componente organica che tuttavia è la stessa che aumenta la capacità di assorbimento solare da parte delle celle.
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Gli scienziati giapponesi sono riusciti a trovare un compromesso in questa sorta di aut-aut, realizzando un fotovoltaico in perovskite inorganica stabile ed efficiente al tempo stesso. Le molecole inorganiche sopportano molto meglio il calore e, come spiega il dottor Zonghao Liu, tra gli autori della ricerca, le celle solari così realizzate non hanno mostrato quasi alcuna variazione dopo l’esposizione alla luce per 300 ore consecutive. Il vero punto di svolta è stata tuttavia la capacità di aumentare l’assorbimento luminoso. I ricercatori hanno drogato i dispositivi con manganese che ha cambiato la struttura cristallina del materiale migliorando le prestazioni. “Proprio come quando aggiungi sale a un piatto per cambiarne il sapore, quando aggiungiamo manganese, cambiano le proprietà della cella solare”. L’efficienza di conversione (7,4%), va detto, è ben lontana dal record del 22%, ma offre un buon punto di partenza per lavori futuri. Non solo, il gruppo elettrodi e fili è stato realizzato completamente in carbonio, tagliando fuori l’oro dall’equazione. Un sistema decisamente più veloce ed economico per la produzione di fotovoltaico in perovskite inorganica.
