Celle solari bifacciali in perovskite: quali sono i vantaggi ?
I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL), assistiti da simulazioni ottiche ed elettriche, hanno introdotto un innovativo design di celle solari bifacciali in perovskite, dove l’efficienza di entrambi i lati, esposti alla luce, risulta pressoché equiparabile. Andiamo a scoprire le ultime novità per questo tipo di tecnologia.
La tecnologia fotovoltaica bifacciale ha acquisito notevole rilevanza nel mercato solare nel corso degli anni, tanto che molte ricerche settoriali prevedono che possa diventare l’approccio predominante nella produzione di celle fotovoltaiche entro il 2030.
Fotovoltaico bifacciale: la ricerca sull’innovazione
Sebbene il silicio cristallino in tutte le sue diverse architetture (HIT, PERC, PERT, ecc.) sia stato tradizionalmente il semiconduttore preferito per queste applicazioni, un’altra classe di materiali sta guadagnando terreno ed è considerata una promessa per il settore: le perovskiti.
Nonostante i notevoli progressi raggiunti da queste perovskiti nella configurazione monofacciale, le celle solari bifacciali basate su di esse presentano ancora prestazioni relativamente contenute.
Per risolvere questa sfida, un gruppo di scienziati del NREL, in collaborazione con colleghi dell’Università di Toledo, ha compiuto importanti passi avanti. Guidati dal chimico Kai Zhu, hanno sviluppato celle solari bifacciali in perovskite a singola giunzione, dove l’efficienza sotto illuminazione proveniente da entrambi i lati si avvicina notevolmente.
I risultati dello studio sulle celle solari in perovskite
Per ottenere tali risultati, i ricercatori si sono avvalsi di simulazioni ottiche ed elettriche per determinare lo spessore ottimale dei materiali. Sulla parte anteriore della cella, lo strato di perovskite doveva essere abbastanza spesso da assorbire la maggior parte dei fotoni, ma non eccessivamente, per minimizzare le perdite per ricombinazione.
Le simulazioni hanno suggerito uno spessore ideale di circa 850 nanometri, confrontabile con il diametro di un capello umano che è di circa 70.000 nanometri. Analogamente, sul retro della cella, il team NREL ha determinato uno spessore ottimale (200-240 nm) per l’elettrodo posteriore conduttivo trasparente, in modo da ridurre al minimo le perdite resistive.
Per valutare l’efficienza delle nuove celle fotovoltaiche bifacciali in perovskite, il team ha posizionato l’unità tra due simulatori solari. Luce diretta è stata proiettata sul lato anteriore, mentre il lato posteriore ha ricevuto luce riflessa.
Il risultato è stato sorprendente: la faccia anteriore ha raggiunto una resa di oltre il 23%, mentre quella posteriore ha dimostrato un’efficienza pari al 91% – 93% di quella anteriore. Questo avanzamento promettente potrebbe aprire nuove strade per l’efficienza delle celle solari bifacciali in perovskite e il loro ruolo nel panorama energetico del futuro.
