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Fotovoltaico silicio-perovskite: efficienza al 29,15%, nuovo record mondiale

Il silicio è stato per lungo tempo il gold standard per le celle solari. Ma dopo anni di miglioramenti e perfezionamenti tecnologici, il semiconduttore ha raggiunto (o quasi) il limite d’efficienza. In altre parole esiste solo una certa quantità di energia solare incidente che il semimetallo può trasformare in elettricità. Come aggirare il limite? Una via è quella della tecnologia tandem, dove semiconduttori diversi collaborano in unico dispositivo. Il “mix” più promettente è quello del fotovoltaico silicio-perovskite. Il primo semiconduttore, infatti, converte principalmente le porzioni rosse della luce, mentre il secondo utilizza le porzioni blu dello spettro. Insieme, quindi, compensano in parte le rispettive mancanze.


n questi giorni, nei laboratori dell’Helmholtz-Zentrum Berlin, in Germania, un gruppo di scienziati ha toccato un nuovo record mondiale, avvicinando questo tipo di celle solari al traguardo del 30% d’efficienza. Nel dettaglio il team ha raggiunto un’efficienza di conversione della luce in elettricità del 29,15%; il valore è stato certificato dal Fraunhofer Institute e ora compare nelle celebri classifiche del National Renewable Energy Lab (NREL) statunitense. Il grafico NREL tiene traccia dei progressi per tutti i tipi di celle dal 1976 a oggi. I composti in perovskite sono stati inclusi solo dal 2013 ma da allora la loro resa è aumentata più che in qualsiasi altro materiale.


Il segreto del nuovo record è contenuto nella struttura, come spiegano Eike Köhnen e Amran Al-Ashouri. “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 ha inoltre consentito il miglioramento della composizione degli ossidi di perovskite rendendoli più più stabili; e migliorando l’equilibrio delle correnti elettriche fornite dalle celle superiore e inferiore. Il risultato è una cella solare di un centimetro quadrato, con un’efficienza mai raggiunta prima. Tutti i processi impiegati per realizzare il nuovo fotovoltaico silicio-perovskite sono adatti, in linea, di principio anche per grandi superfici. “L’aumento di scala con l’aiuto dei processi di deposizione sotto vuoto è molto promettente, come hanno già dimostrato i test iniziali”, scrive l’istituto di ricerca. Il limite realistico per l’efficienza pratica di questa tecnologia è circa il 35%. E, il team HZB si è già detto pronto a rompere la barriera del 30%.


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