I ricercatori della US National Renewable Energy Laboratory NREL cambiando il metodo di produzione delle celle solari in perovskite sono riusciti ad ottenere più stabilità mantenendone l’alto livello di efficienza. La perovskite è considerata il graal del fotovoltaico ed è probabilmente il materiale più efficiente, ma ha bisogno di stabilità nel tempo ed i ricercatori statunitensi con quest’innovazione potrebbero aver risolto il problema.

La Perovskite è efficiente e costa poco

L’ingresso di panelli in Perovskite nel mercato permetterebbe l’aumento della produzione elettrica con sensibile abbassamento dei costi del fotovoltaico: un pannello solare composto da questo minerale costa circa 25 centesimi di dollaro per piede quadro rispetto al range di 4-10 dollari necessario per l’equivalente in silicio. La perovskite ha raggiunto altissimi livelli di efficienza nella conversione di luce in energia, ma è sensibile ad ossigeno, umidità e calore, inoltre, quando utilizzata in tandem con altri materiali, tende nel tempo a dividersi dal materiale aggiunto soprattutto sotto forti sollecitazioni climatiche.

Migliorata la stabilità delle celle fotovoltaiche in perovskite

I ricercatori della NREL hanno evidenziato che la degradazione delle celle fotovoltaiche accade perché viene utilizzato un antisolvente che non permette a bromo e iodio, utilizzati nel processo di produzione delle celle tandem, di distribuirsi in maniera uniforme con la perovskite.

I ricercatori statunitensi hanno cambiato il modo in cui si producono le celle in perovskite sostituendo il metodo dell’antisolvente con quello del gas-quenching. Così facendo hanno scoperto che i cristalli di bromo e iodio sottoposti alla pressione del gas (argon o semplice aria) si uniscono nella perovskite distribuendosi più uniformemente, riducendo i difetti strutturali delle celle fotovoltaiche aumentandone stabilità, durata e resistenza alle intemperie.

I risultati ottenuti dai ricercatori dell’US National Renewable Energy Laboratory hanno dimostrato che le celle fotovoltaiche prodotte con il nuovo metodo riescono a mantenere il 90% della propria efficienza strutturale senza scendere sotto il 27% per oltre 1100 ore (il limite dei test standard è a 1000) a 65 gradi celsius.

Perché la Perovskite costa meno?

La perovskite è importante perché, rispetto al silicio, è un super conduttore: presente in natura come minerale è anche facilmente sintetizzabile in laboratorio a circa l’1% dei costi necessari per la produzione del silicio. Mentre quest’ultimo è depurato ad alte temperature, la perovskite è prodotta senza la necessità di superare i 100 gradi centigradi e questo le permette di essere disposta come un leggerissimo film, talvolta anche pennellato sui materiali più disparati, caratteristica che ne aumenta l’applicabilità.

La perovskite è anche più efficiente perché funziona su quasi tutto lo spettro della luce visibile e può essere utilizzata in accostamento con altri materiali, tra cui lo stesso silicio per ampliare ulteriormente lo spettro della luce assorbita. Questo materiale supera costantemente record di efficienza nella produzione di corrente. In Germania ad esempio sono riusciti a raggiungere il 32,5% di efficienza quando i pannelli in silicio più comuni non superano il 22% e si ipotizza che possa essere aumentata ulteriormente superando il 40% nei prossimi dieci anni.

Perché efficienza e durata sono fondamentali

L’efficienza dei pannelli solari è fondamentale per poter produrre più energia in uno spazio ridotto a costi più contenuti. Questo è un fattore fondamentale per quell’ampia diffusione del fotovoltaico necessaria per la decarbonizzazione. È fondamentale anche per mantenere una buona produzione di energia anche alle alte latitudini o garantirla nei luoghi remoti e di difficile accesso.

I paesi che hanno a che fare con bassa intensità della luce solare o con spazi ridotti spesso fanno da traino nella ricerca sul fotovoltaico con perovskite: sono infatti Germania, Svezia e Giappone insieme a Stati Uniti e Cina, i più implicati nel settore. In questa filiera di ricerca e produzione potrebbe inserirsi anche l’Italia, Paese, invece, altamente soleggiato ma dalla scarsa autonomia energetica, che anche con la semplice sostituzione del silicio con la perovskite potrebbe aumentare esponenzialmente i propri livelli di autonomia.

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Pasquale De Salve

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