Fotovoltaico del futuro: novità e come cambieranno

E’ stato superato il record del mondo dell’efficienza delle celle solari per impianti fotovoltaici , è proprio grazie ad un gruppo di ricerca guidato da Wuppertal Institute , in Germania,  che si è raggiunta la soglia del 24% , stabilendo un nuovo record , precedentemente era al 20%. Questa innovazione potrebbe portare molti benefici per il futuro delle energie rinnovabili , in particolare per l’energia solare, andiamo a scoprire insieme il record e i vantaggi per il futuro.

La differenza di 4 punti percentuali fanno ben sperare il gruppo che si è occupato della ricerca in Germania . Le tecnologie solari prevedono l’utilizzo di silicio, il materiale perfetto per garantire uno spazio ridotto e una perfetta funzionalità in termini di efficienza , nel rapporto tra energia solare immessa e potenza elettrica prodotta. Quanti Watt di energia solare incidente servono per produrre i Watt di energia elettrica?

Il lavoro è stato finanziato dal programma Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sui semiconduttori di perovskite (SPP 2196) e pubblicato su Nature.

Come è cambiata la tecnologia dei pannelli?

Si potrebbe sperare in una riduzione dei costi legati all’impiego di queste tecnologie , ma questo implicherebbe di rispettare degli standard ambientali per la produzione che potrebbero essere ridotti.

La via percorribile per raggiungere un miglioramento in termini di efficienza e riduzione dei costi , riguarda un cambio di tecnologia , cosa che è stata fatta dai ricercatori del Wuppertal Institute, che con successo, sono riusciti ad inserire nella formula vincente un materiale organico come materiale di scambio in un impianto .

Thomas Riedl, colui che ha guidato la ricerca , così interviene :

“Nel nostro gruppo, consideriamo anche i materiali organici semiconduttori e semiconduttori di perovskite al posto del silicio. Entrambe le tecnologie hanno mostrato un sviluppo vertiginoso negli ultimi anni e la loro efficienza ora è paragonabile a quella del silicio. Al allo stesso tempo, queste tecnologie richiedono sostanzialmente meno materiale ed energia nella produzione, che le rende più sostenibili con brevi tempi di ammortamento energetico”

Il gruppo, però, ha fatto di più, ha combinato le tecnologie. Così prosegue Kai Brinkmann , primo autore del lavoro:

“Diventa tutto ancora più affascinante se abbini celle solari organiche e perovskite in quella che è chiamato cella tandem. Bisogna ricordare che la luce solare è un mix di varie componenti. Un limite fondamentale delle celle solari è dovuta alla parte di luce che la cella non assorbe che non converte in energia elettrica. Celle tandem, dove due diverse celle solari lavorano con due zone diverse dello spettro offrono una strada per superare questo problema”

La parte fondamentale del successo della nuova tecnologia è la “interconnessione” che prevede il collegamento delle celle sia elettricamente che otticamente. In sostanza , lavorando insieme , le due celle assorbono più luce, ne convertono di più e così facendo aumentano l’efficienza complessiva del sistema.

Per garantire tale processo di connessione tra le celle e minimizzare le perdite di energia, i ricercatori hanno utilizzato degli strati molto sottili di Ossido di indio con uno spessore di 1,5 nanometri e con un rivestimento di strati atomici.

Prosegue Riedl:

“Una parte importante del successo è la rete di partner, in particolare delle Università di Colonia, Potsdam, Tubinga, l’Helmholtz Center di Berlino e il Max Planck Institut für Eisenforschung a Düsseldorf, la cui vasta esperienza ha contribuito a rimuovere le criticità sulla strada che alla fine ci hanno portato a celle solari tandem perovskite/organiche con un’efficienza del 24%, nuovo record mondiale per questo tipo di tandem”

Il team non ha intenzione di fermarsi ora che i risultati sono approvati e aspettano solo di essere portati avanti in laboratorio per garantire un’industrializzazione della nuova tecnologia.

Il progetto in futuro

“All’epoca in cui abbiamo iniziato questo progetto i tandem perovskite/organico erano efficienti solo del 20% circa. Ora siamo a 24 e le simulazioni mostrano che il nostro concept dovrebbe permetterci di raggiungere efficienze anche oltre il 30%”

Il raggiungimento di tale obbiettivo non è così utopico, infatti tali celle solari sono utilizzate nello spazio sul drone di Marte ‘Ingennuity’ , però , purtroppo ancora non sono applicabili sulla terra a causa dei costi elevati che renderebbero la tecnologia insostenibile.

Conclude Riedl:

“Noi speriamo che il nostro lavoro contribuisca a uno scenario in cui le celle solari siano simili per le alte efficienze ma a una frazione dei costi ridotta in modo da essere disponibili per l’uso terrestre”

Una buona speranza per le rinnovabili , in particolare per il fotovoltaico, che grazie a queste innovazioni potrà garantire una buona alternativa ai combustibili fossili e perchè no, potrebbe aiutarci a raggiungere la conversione energetica per il futuro.