Fotovoltaico: il record mondiale per le celle solari tandem

I ricercatori della KAUST hanno aumentato al 33,2% l’efficienza di conversione delle celle solari tandem perovskite/silicio. Andiamo a scoprire quali sono i risultati raggiunti e quali potrebbero essere i vantaggi per il futuro di questa tecnologia.

Sono stati raggiunti nuovi traguardi per le celle solari tandem perovskite/silicio.

Fotovoltaico e innovazione: la ricerca sulle celle solari tandem

Dopo il risultato pubblicato dall’università di Toronto, che ha raggiunto un’efficienza del 24%, con il fotovoltaico in perovskite a tripla giunzione, arriva il turno è la volta della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

Qui dal 2016 si sta studiando l’accoppiata silicio-perovskite con l’obiettivo di spalancare le porte a rese maggiori e ad una nuova diffusione dell’energia solare.

Gli scienziati del KPV-Lab del KAUST Solar Center hanno prodotto una cella solare tandem perovskite/silicio con un’efficienza di conversione della luce in elettricità del 33,2%. Stiamo parlando del valore più alto raggiunto per questa tecnologia.

Celle solari tandem: come funzionano

Le celle solari tandem possono essere singoli dispositivi in cui due o più sottocelle vengono fatte crescere monoliticamente sul substrato o semplicemente essere costituite da sottocelle collegate in serie. Le prime permettono di “giocare” di più con i gap di banda, le seconde sono ovviamente più facili da fabbricare.

In questo contesto una delle accoppiate più studiate e testate è quella tra silicio e perovskite. Solitamente viene fatto crescere uno strato di perovskite semitrasparente, che assorbe meglio la luce blu, su una base in silicio che assorbe meglio la luce rossa. La combinazione di questi semiconduttori massimizza la cattura e la conversione dei fotoni in elettricità in modo più efficiente rispetto alle convenzionali celle solari in silicio a giunzione singola.

Celle solari tandem: il record e i vantaggi della tecnologia

Il fotovoltaico tandem o multigiunzione rappresenta un’allettante soluzione per aumentare le prestazioni di celle e pannelli impiegando semiconduttori noti. L’approccio permette, infatti, di combinare materiali diversi con bande proibite differenti per ampliare la quantità di luce assorbita e sfruttata.

Fino a ieri il record di resa per le celle solari tandem perovskite/Si era detenuto dall’Helmholtz Zentrum Berlin (HZB). Qui a dicembre dello scorso anno, gli scienziati avevano annunciato un’efficienza di conversione del luce in elettricità del 32,5%.

Il team guidato dal Dr. Stefaan De Wolf della KAUST, invece ha aggiunto nuovi punti percentuali alla performance. La cella monolitica dell’ateneo arabo combina uno strato superiore in perovskite su una sottocella inferiore in silicio testurizzato. E con il suo 33,2% di efficienza di conversione scalza il dispositivo dell’HZB sia nel Guinness dei primati che nella tabella NREL.

Il Dr. Stefaan De Wolf ha spiegato:

“Questo nuovo record è il più alto mai raggiunto per qualsiasi cella solare a due giunzioni sotto luce non concentrata, attestando l’enorme promessa dei tandem perovskite/silicio di fornire moduli fotovoltaici ad altissime prestazioni. Si tratta di un aspetto fondamentale per raggiungere rapidamente gli obiettivi di energia rinnovabile e combattere cambiamento climatico”

Gli scienziati stanno attualmente studiando metodi scalabili per produrre celle solari tandem perovskite/silicio su scala industriale con aree superiori a 240 centimetri quadrati, assieme a strategie per ottenere dispositivi altamente stabili che superino i protocolli critici di stabilità industriale.