Una nuova tecnologia in ambito fotovoltaico permette una efficienza del 24% contro il precedente record del 20%. Significa che riusciamo ad intercettare il 24% dell’energia che ci arriva dal sole. Sembra un miglioramento di poco conto, ma può significare che un impianto più piccolo produce la stessa energia di un impianto più grande. Non dimentichiamo che il consumo di suolo è sempre un problema. Usiamo tanta energia che crea troppi problemi!

Ma non solo: è stata sviluppata una cella fotovoltaica in perovskite-organico (cos’è?). Il materiale usato solitamente per produrre le celle fotovoltaiche è il silicio e secondo gli studiosi i pannelli che conosciamo e che sfruttano questo elemento, non possono più essere migliorati in maniera significativa. Con la perovskite si riesce ad andare oltre i limiti di efficienza che conosciamo.

La luce del sole che vediamo è solo una parte dell’energia che ci investe.

E l’abbinamento con il fotovoltaico organico è una svolta. Qui la cosa si complica un po’: la luce del sole che noi vediamo è solo una parte dell’energia che investe il nostro pianeta. Usando diversi materiali si è riusciti a catturare un’altra parte di energia solare che sfugge alle tecnologie in voga oggi. Si chiamano celle solari tandem, ovvero celle che uniscono diverse tecnologie per imprigionare più energia solare.

Grazie ad una nuova interconnessione ultra sottile, un gruppo di ricercatori ha creato una cella solare tandem con semiconduttori organici e perovskiti, dotata di un’efficienza record del 24%

Nuovi progressi per la cella solare organica-perovskite

Il fotovoltaico organico costituisce una delle alternative più sostenibili ed economiche alla tradizionale tecnologia basata sul silicio. Allo stato attuale, tuttavia, sia celle solari polimeriche che celle di Gratzel (le cosiddette dye-sensitized solar cell) convertono la luce in elettricità con un’efficienza minore rispetto allo storico semiconduttore. 

Come mettersi alla pari? Una soluzione arriva dalla multigiunzione, approccio che permette di assemblare in un unico dispositivo materiali fotovoltaici differenti. È così che il professor Thomas Riedl dell’Università di Wuppertal insieme a ricercatori dell’Istituto di chimica fisica dell’Università di Colonia e altri partner hanno alzato l’asticella della resa per i semiconduttori organici. 

Nel dettaglio il team ha realizzato una cella solare organica-perovskite.

L’architettura tandem permette di sfruttare contemporaneamente le diverse capacità dei materiali. E in questo caso la capacità di assorbire le lunghezze d’onda ultraviolette e visibili della luce con i semiconduttori a base di carbonio e quelle nel vicino infrarosso con le perovskiti. 

In realtà combinazioni simili sono già state esplorate in passato, ma oggi gli scienziati hanno raggiunto un nuovo record: la loro cella solare organica-perovskite ha mostrato un’efficienza del 24%. Quattro punti percentuali sopra il precedente record mondiale. 

“Per ottenere un’efficienza così elevata, le perdite alle interfacce tra i materiali all’interno delle celle dovevano essere ridotte al minimo”, ha spiegato la dott.ssa Selina Olthof dell’Università di Colonia. “Per risolvere questo problema, il gruppo di Wuppertal ha sviluppato una speciale interconnessione che accoppia elettronicamente e otticamente la sottocella organica e la sottocella perovskite”

Questo elemento è costituito da un sottile strato di ossido di indio spesso appena 1,5 nanometri. Le simulazioni del gruppo hanno mostrato che in futuro sarà possibile ottenere celle tandem con un’efficienza superiore al 30%. Al progetto hanno preso parte anche scienziati delle Università di Potsdam e Tubinga, dell’Helmholtz-Zentrum di Berlino e del Max-Planck-Institut für Eisenforschng.

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Scritto da Ernesto Martin