Efficienza del fotovoltaico: l’incontro silicio-perovskite verso il 30%
Incontro davvero promettente tra il materiale storico del fotovoltaico come il silicio ed uno di avanguardia come la perovskite che insieme promettono di infrangere il ragguardevole muro del 30% di efficienza di conversione energetica. (Fonte immagine di copertina: energycue.it/)
Infatti il silicio ha costituito per lungo tempo il top energetico delle celle solari che però, dopo anni di continui miglioramenti tecnologici, ha praticamente quasi raggiunto il limite d’efficienza. In altri termini è solo una certa quantità di energia solare incidente che il semiconduttore può trasformare in elettricità e per aggirare questo limite una strada è quella di una tecnologia tandem, dove semiconduttori diversi collaborano in unico dispositivo. In questi termini Il “mix” più promettente è quello del fotovoltaico silicio-perovskite, con il silicio che converte prevalentemente le porzioni rosse della luce, e la perovskite che sfrutta le porzioni blu dello spettro, compensando mutuamente le rispettive carenze in una ideale sinergia.
E’ proprio in questi giorni, che nei laboratori dell’Helmholtz-Zentrum Berlin, in Germania, un team di ricerca ha battuto un nuovo record mondiale, riuscendo con questa sinergia a livello di cella fotovoltaica ad avvicinarsi al 30% d’efficienza, raggiungendo precisamente una efficienza di conversione della luce in elettricità del 29,15%. Si tratta di un traguardo che ha avuto la certificazione da parte del Fraunhofer Institute e che adesso compare nelle classifiche ben note agli addetti del settore, del National Renewable Energy Lab (NREL) statunitense. Un grafico, quello di NREL che traccia fedelmente i progressi storici raggiunti da tutte le tipologie di celle fotovoltaiche dal 1976 a oggi. Nello specifico i composti in perovskite sono stati inclusi in questo grafico statistico solo dal 2013, con un tred di crescita che in questi anni è stata superiore ad ogni altro materiale impiegato.
Come spiegano due membri del team di ricerca Eike Köhnen e Amran Al-Ashouri, il segreto del nuovo record risiede nella struttura e come gli stessi precisano: “Abbiamo sviluppato uno speciale strato di contatto dell’elettrodo per questa cella in collaborazione con il gruppo del Prof. Vytautas Getautis (Kaunas University of Technology), e migliorato gli strati intermedi”.
Il nuovo strato di contatto dell’elettrodo della nuova cella messa a punto ha anche consentito il miglioramento della composizione degli ossidi di perovskite rendendoli più stabili, migliorando anche l’equilibrio delle correnti elettriche fornite dalle celle superiore e inferiore. Risultato finale è una cella solare record di efficienza, delle dimensioni di un centimetro quadrato. Anche a livello di scalabilità tutti i processi impiegati per la realizzazione della nuova cella ibrida silicio-perovskite, ben si adatterebbe anche per grandi superfici. Come scrive il team di ricerca “L’aumento di scala con l’aiuto dei processi di deposizione sotto vuoto è molto promettente, come hanno già dimostrato i test iniziali”, con un limite realistico per l’efficienza pratica di questa tecnologia che arriverebbe fino al 35%, con il team tedesco pronto ad infrangere la mitica soglia del 30%.
La Redazione di Ecquologia
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