Un nuovo record mondiale di efficienza di conversione della luce solare in energia elettrica è stato raggiunto da una cella solare tandem presso l'Helmholz Zentrum Berlin (HZB). Costituita da una cella inferiore in silicio e una superiore in perovskite, la cella è in grado di convertire il 32,5% della radiazione solare incidente in elettricità. Il valore è ufficiale, ha ricevuto conferma dall'istituto di certificazione ESTI in Italia e già aggiunto alla tabella delle tecnologie delle celle solari del NREL (National Renewable Energy Lab) negli Stati Uniti.
"Il notevole aumento dell'efficienza delle celle solari tandem a perovskite e silicio è una vera e propria svolta, che nessuno di noi avrebbe potuto immaginare solo pochi mesi fa". A dirlo è il Professor Steve Albrecht, che ha guidato la ricerca.
Tutte le squadre coinvolte all'HZB, in particolare il PV Competence Center e il HySPRINT Innovation lab, hanno lavorato con dedizione e hanno ottenuto risultati straordinari.
Steve Albrecht, HZB
Nuova interfaccia, nuova fase
Il successo straordinario nello sviluppo di una perovskite altamente avanzata è figlio di una intuizione brillante. La dott.ssa Silvia Mariotti e il dott. Eike Köhnen hanno lavorato per creare una modifica dell'interfaccia che riduce le perdite di ricombinazione dei portatori di carica e hanno utilizzato un'analisi accurata per comprendere le proprietà uniche di questa modifica. Grazie all'impegno di questi scienziati, questa tecnologia è stata implementata con successo in celle solari tandem e ulteriormente ottimizzata con miglioramenti ottici.
Risultato? Il più alto fotovoltaggio (tensione a circuito aperto) di sempre, la più alta efficienza di sempre.
Cella solare tandem perovskite/silicio, crescita continua
L'ultimo decennio ha portato sempre più record di efficienza per questa cella solare perovskite silicio, ed è una crescita che sembra accelerare. Negli ultimi 2 anni, ad esempio: 2021, il team di HZB raggiunge un'efficienza del 29,8% usando nanostrutture periodiche. Estate 2022, l'EPFL (Politecnico di Losanna) in Svizzera ha presentato una cella tandem con un'efficienza del 31,3%. Oggi, meno di 6 mesi dopo, siamo al 32,5%.
Sembra che la strada sia quella giusta
Immaginate di avere una sorta di super-cellula solare che può catturare e convertire l'energia luminosa di tutto lo spettro della luce visibile. Questa meraviglia tecnologica è chiamata cella solare tandem e funziona grazie a due celle separate: una inferiore in silicio e una superiore in perovskite.
La cella inferiore è responsabile della conversione della luce rossa e del vicino infrarosso, mentre la cella superiore si occupa della luce blu.
Ma come fa questa cella solare in perovskite e silicio a funzionare così efficacemente? Grazie a strati sottili di materiali speciali che aiutano a ottimizzare l'utilizzo della luce e a minimizzare le perdite elettriche. Non solo è straordinariamente efficiente, ma anche esteticamente gradevole, come vedete in questa illustrazione di Eike Köhnen/HZB.
Celle solari tandem perovskite/silicio, e ora?
Il Prof. Bernd Rech, direttore scientifico di HZB, ha espresso la propria soddisfazione per questo risultato: "Siamo molto entusiasti del nuovo valore, perché dimostra che la tecnologia tandem perovskite/silicio è molto promettente per contribuire a un approvvigionamento energetico sostenibile".
Ha ragione: il grafico NREL mostra chiaramente come gli ultimi aumenti di efficienza da parte di HZB e EPFL siano stati davvero spettacolari.
Speriamo che, con il progresso della ricerca e dello sviluppo, questa tecnologia possa diventare sempre più accessibile e conveniente per le famiglie e le aziende di tutto il mondo.
