Nuova tecnologia per il fotovoltaico: le celle solari tandem in perovskite

Il fotovoltaico di ultima generazione compie progressi costanti. Uno degli ultimi in ordine di tempo è quello basato sulle celle solari tandem in perovskite con un’efficienza di conversione del 24,8 %, che supera qualsiasi altra soluzione esistente basata unicamente su questi ossidi di sintesi.

La tecnologia è stata messa a punto da un team di ricercatori dell’Università di Nanchino, in Cina, e dell’Università di Toronto, in Canada.

Le celle solari tandem sono dispositivi a giunzione multipla in cui l’utilizzo di configurazioni di celle sovrapposte, caratterizzate da semiconduttori con scarti energetici differenti, consente di massimizzare l’assorbimento della radiazione solare.

Gli elementi chiave della ricerca

I ricercatori si sono basati sulla costruzione di un’architettura di sole perovskiti, invece che combinarle con altri materiali, come il silicio o il CIGS, impiegando poi ossidi con gap di banda differenti: a banda larga (~ 1,8 eV) e a banda stretta (~ 1,2 eV). I primi sono in grado di funzionare a tensioni, frequenze e temperature molto più elevate rispetto ai materiali semiconduttori convenzionali, mentre i secondi sono in grado di reagire agli infrarossi.

Questo nuovo tipo di cella solare si basa su un nuovo approccio chimico incentrato su una reazione di comproporzione, un’ossidoriduzione dove due specie, contenenti lo stesso elemento ma con diverso stato di ossidazione, formano un prodotto in cui l’elemento in questione si trova in uno stato di ossidazione intermedio rispetto a quelli iniziali. 

In questo modo, si sono migliorate le prestazioni di ciascuna sottoclasse, integrando sinergicamente le diverse unità fra loro ed evitando che uno dei componenti base delle perovskiti a banda stretta (lo stagno) si ossidasse, intralciando così la diffusione dei portatori di carica. 

Efficienza al 24,8%

Delle certificazioni indipendenti hanno mostrato un’efficienza del 24,8 per cento per dispositivi con piccole aree (0,049 cm 2 ) e del 22,1 per cento per dispositivi con grandi aree (1,05 cm 2 ). Inoltre, le celle hanno mantenuto il 90 per cento delle loro prestazioni dopo aver funzionato per oltre 400 ore al loro punto di massima potenza in piena illuminazione solare.