Celle solari tandem in perovskite: i nuovi record sull’efficienza

Un team di scienziati internazionali ha realizzato una cella monolitica tandem a base di sola perovskite con un’efficienza di oltre il 27% e una tensione da record. Andiamo a scoprire le ultime novità per questa tipologia di celle solari.

Un nuovo materiale di interfaccia migliora il trasporto delle cariche nelle celle solari tandem. Vediamo di cosa si tratta.

Celle solari in perovskite: cosa sono

Quando si parla di celle solari tandem il primo pensiero va a l’accoppiata silicio-perovskite e ai record raggiunti in questi anni da questo mix. Un approccio che ha permesso al fotovoltaico di superare finalmente il 30% di efficienza di conversione senza l’impiego di sistemi ottici e di concentrazione.

Nonostante ad oggi questa ricetta sia una delle migliori in termini di risultati raggiunti, c’è chi sta cercando di rimpiazzare definitivamente il silicio. É il caso di una nuova ricerca condotta da alcuni ingegneri appartenenti all’Università di Toronto, alla Northwestern University e all’Università di Toledo. In gruppo ha creato un cella solare tandem monolitica (un unico “blocco” in cui le diverse unità solari vengono fatte crescere l’una sull’altea) usando solo perovskiti. Al contrario del silicio, questi ossidi sintetici possono essere sintonizzati sulle lunghezze d’onda da assorbire, “semplicemente” regolando il loro spessore e la loro composizione chimica. Non solo. Tutto il processo produttivo è molto più semplice e può fare affidamento su tecniche industriali consolidate e a basso costo, come il rivestimento per rotazione.

Celle solari monolitiche: l’innovazione per il fotovoltaico

Come riportato nell’articolo su Nature, il gruppo di scienziati ha impiegato due diversi strati di perovskiti, ciascuno sintonizzato su una parte diversa dello spettro.

Chongwen Li, ricercatore e coautore della pubblicazione, spiega:

“Nella nostra cella solare tandem, lo strato superiore di perovskite ha una banda proibita più ampia, che assorbe bene l’ultravioletto e un po’ di luce visibile. Lo strato inferiore ha una banda proibita ristretta, che è sintonizzata maggiormente verso la parte infrarossa dello spettro. Tra i due, copriamo più spettro solare di quanto sarebbe possibile con il silicio”.

Ma l’innovazione chiave del lavoro sta nell’aver inserito un nuovo e sottilissimo rivestimento tra la perovskite e lo strato di trasporto degli elettroni. Il materiale ha migliorato lo spostamento delle cariche inibendo la ricombinazione fra elettroni e rispettive lacune.

Il prototipo del team ha prodotto una tensione a circuito aperto di 2,19 elettronvolt, valore che rappresenta un record per le celle solari tandem interamente in perovskite. Raggiungendo un’efficienza di conversione del 27,4%, anche se la certificazione indipendente del National Renewable Energy Laboratory in Colorado, ha registrato un 26,3%.