Focus Dal mondo

20.04.2022

Le celle solari tandem di nuova generazione ottengono sempre più efficienza

Grazie ad studio tedesco sono state sviluppate delle celle tandem in perovskite e materiale organico che hanno raggiunto un’efficienza del 24%

Un recentissimo e promettente sviluppo nel campo della tecnologia solare potrebbe rendere questa fonte di energia ancora più sostenibile di quanto già è per natura. Come? Con una combinazione di materiali che assicura ottime performance delle celle solari.

Il gruppo di ricercatori guidati dal professor Thomas Riedl dell’Università di Wuppertal, che ha lavorato con i ricercatori dell’Istituto di Chimica e Fisica dell’Università di Colonia e altri partner da altre realtà di ricerca europee, è stato in grado di sviluppare una cella solare tandem altamente efficiente, composta da assorbitori organici e in perovskite, che può essere realizzata con un costo minore rispetto alle convenzionali celle solari in silicio.

Queste innovative celle solari hanno raggiunto il 24% di efficienza (in base alla frazione di fotoni convertiti in elettricità): si tratta di un nuovo record mondiale, in quanto questa è la più alta efficienza raggiunta fino ad ora nelle celle tandem che combinano assorbitori organici e in perovskite.

Le convenzionali tecnologie per le celle solari utilizzano prevalentemente il silicio come semiconduttore e oggi sono considerate il massimo che ci sia in circolazione, ma difficilmente si possono aspettare miglioramenti significativi nella loro efficienza, ed è per questo che è necessario sviluppare nuove tecnologie solari che possano contribuire maggiormente alla transizione energetica.

Per la realizzazione delle nuove celle i ricercatori hanno combinato due materiali assorbenti (i semiconduttori organici con la perovskite), che richiedono una quantità molto ridotta di materiali ed energia per la produzione, rispetto alle celle solari in silicio.

Le celle tandem possono convertire molta più luce da convertire in energia, e per questo sono più produttive, poiché combinano diversi materiali semiconduttori, ognuno dei quali assorbe differenti parti dello spettro solare. Per questo motivo in questo studio sono stati utilizzati i semiconduttori organici per le parti ultraviolette e visibili della luce, e la perovskite per assorbire meglio nel vicino infrarosso, generando delle celle tandem perovskite/organiche altamente efficienti.

"Per ottenere un'efficienza così elevata, le perdite alle interfacce tra i materiali all'interno delle celle solari dovevano essere ridotte al minimo", ha affermato la dott.ssa Selina Olthof dell'Istituto di chimica fisica dell'Università di Colonia, e per eliminare questo problema è stata sviluppato una cosiddetta “interconnessione”, realizzata tramite un sottile strato di ossido di indio, di appena 1,5 nanometri, che accoppia elettronicamente e otticamente la sottocella organica e la sottocella perovskite.  

La ricerca, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature,  è riuscita a ottenere risultati migliori rispetto alle sperimentazioni di questo tipo effettuate in passato, in cui si era riuscita a raggiungere un’efficienza intorno al 20%; ma le simulazioni del gruppo di Wuppertal hanno mostrato che, in futuro, nuove sperimentazioni permetteranno di ottenere celle tandem con un'efficienza superiore al 30%, seguendo questo approccio.

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