Celle fotovoltaiche in perovskite

Il futuro del fotovoltaico per una migliorare efficienza di conversione a costo basso

Da qualche anno i ricercatori del fotovoltaico sono con gli occhi puntati sulla perovskite, un minerale di biossido di titanio di calcio, dotato di una struttura cristallina che lo rende un ottimo conduttore, quindi adatto anche per le celle fotovoltaiche.

 

Fonte: Wikipedia

La perovskite ha dimostrato di essere un ottimo materiale per il futuro del fotovoltaico con rendimenti notevoli in termini di conversione dell’energia solare in elettricità, che insieme al silicio (attualmente l’elemento chiave delle celle solari) possono diventare imbattibili nella produzione di energia pulita. In questo articolo analizziamo il potenziale della perovskite, gli ultimi sviluppi e le sue caratteristiche uniche che possono portare il mercato del fotovoltaico un passo a avanti.

Scoperta nel 1839 sui monti Urali, la perovskite diventa di interesse negli anni 2000 quando gli scienziati ne comprendono il grande potenziale per la produzione dei moduli fotovoltaici e non solo.

Uno dei promotori della perovskite e della sua applicazione nella generazione di energia proveniente dal sole è stato l’Oxford Photovoltaics, azienda britannica fondata nel 2010 come spin-off dell’Università di Oxford. Negli ultimi anni l’azienda si è dedicata allo sviluppo di materiali perovskitici avanzati per migliorare l’efficienza e la stabilità delle celle solari sviluppando anche una tecnologia che prevede l’integrazione di uno strato sottile di perovskite su celle solari al silicio. Un approccio che consente di sfruttare le caratteristiche complementari dei due materiali, migliorando l’efficienza complessiva del pannello fotovoltaico.

I componenti delle perovskite – proprietà eccezionali

Sembra che l’efficienza delle celle solari di perovskite si attesti ad oggi intorno al 29 per cento in condizioni sperimentali, il che supera il valore della resa del silicio presente nei pannelli commercializzati. Visto il rapido sviluppo degli ultimi anni, la facile reperibilità dei componenti, il costo basso, e la possibilità di utilizzo insieme al silicio, è possibile che i moduli fotovoltaici del prossimo futuro siano maggiormente in perovskite.

Perché i materiali perovskitici utilizzati nel fotovoltaico possono rendere il prodotto eccezionale.

Le celle solari a base di perovskite hanno un’alta capacità di assorbimento della luce, il che permette di raggiungere risultati superiori di conversione di potenza, rendendole molto competitive con le tecnologie fotovoltaiche tradizionali come le celle solari al silicio. Un altro plus della perovskite è il processo di produzione relativamente semplice e ad un costo più basso rispetto alle celle attuali, il che potrebbe rendere la produzione del modulo fotovoltaico più competitiva riducendo il costo complessivo del prodotto. Inoltre, grazie ai rapidi progressi sulla perovskite degli ultimi anni e ad un costante miglioramento delle sue prestazioni, ci si intravede un enorme potenziale per ulteriori miglioramenti e l’adozione su larga scala.

È da sottolineare anche il potenziale della perovskite per multiple applicazioni grazie alla sua efficienza, flessibilità e trasparenza: dal fotovoltaico integrato negli edifici a dei componenti elettronici come sensori e transistor.

Il modulo fotovoltaico del futuro – ibrido, in perovskite e silicio

Un modo per sfruttare al massimo le potenzialità della perovskite è combinare i suoi componenti con le tradizionali celle solari al silicio, creando i così detti moduli solari ibridi. Questi moduli, noti come celle solari tandem, hanno dimostrato di superare le prestazioni di ciascun materiale preso singolarmente, sfruttando le qualità complementari del silicio e della perovskite, quindi le potenzialità di un tal modulo sono significative.

Grandi potenzialità, però sorgono ancora alcuni punti di domanda sulla perovskite per il fotovoltaico

Sulle potenzialità della perovskite per le energie rinnovabili non c’è ombra di dubbio, nonostante alcuni aspetti particolari come la sensibilità alle temperature estreme, all’umidità a alla luce ultravioletta, che impediscono ancora la commercializzazione su larga scala dei moduli in perovskite. Un altro aspetto importante che rende ancora difficile la commercializzazione su larga scala è la gestione del fine vita del prodotto a causa della presenza del piombo, che fa si che il prodotto venga smaltito in condizioni rispettose per l’ambiente e contrario alla pura definizione delle energie rinnovabili e pulite.

Tuttavia, visto l’interesse enorme del mercato, gli investimenti nella ricerca continua delle celle in perovskite, le risposte e le soluzioni sostenibili che riguardano queste ultime sfide non tarderanno ad arrivare.