Fotovoltaico perovskite-silicio, superata l’efficienza del 30%

Per la prima volta, in Svizzera, i ricercatori dell’EPFL e del CSEM hanno raggiunto un’efficienza record del 31,25% per le celle solari in tandem di perovskite su silicio. Risultato certificato in maniera indipendente dal National Renewable Energy Laboratory statunitense

Fotovoltaico perovskite-silicio
Credits: D. Türkay (EPFL), C. Wolff (EPFL), F. Sahli (CSEM), Q. Jeangros (CSEM)

Doppio record mondiale per il fotovoltaico perovskite-silicio

(Rinnovabili.it) – Il fotovoltaico perovskite-silicio ce l’ha fatta: ha superato il 30% di efficienza nella conversione della luce in elettricità. Il risultato è merito di un gruppo di ricercatori in Svizzera, detentori in realtà di un doppio record in campo solare. Quello ottenuto con l’impiego silicio strutturato e non.

La ricerca è stata condotta dagli scienziati del Laboratorio fotovoltaico dell’EPFL a Neuchâtel in collaborazione con colleghi del centro di innovazione CSEM. Ed è Christophe Ballif, a capo di entrambe le strutture, a spiegarne la portata. “Abbiamo superato una barriera psicologica”, sottolinea Ballif. “Abbiamo convalidato sperimentalmente il potenziale ad alta efficienza dei tandem perovskite su silicio. L’efficienza del 30% era già stata raggiunta con altri tipi di materiali, in particolare i semiconduttori III-V. Tuttavia, questi materiali e i processi utilizzati per realizzarli sono troppo costosi per sostenere la transizione energetica: questi dispositivi sono mille volte più costosi delle celle solari al silicio. I nostri risultati sono i primi a mostrare che la barriera del 30% può essere superata utilizzando materiali e processi a basso costo, il che dovrebbe aprire nuove prospettive per il futuro del fotovoltaico”.

La tecnologia in questione è quella “tandem”, che unisce in un solo dispositivo celle e semiconduttori diversi per ampliare lo spettro sfruttabile. Nel caso del fotovoltaico perovskite-silicio, il silicio ha il compito di assorbire i fotoni a bassa energia, mentre la perovskite quelli ad alta energia.

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Per il loro doppio record, gli scienziati hanno dapprima adattato materiali e tecniche di fabbricazione per depositare strati di perovskite di alta qualità dalla soluzione su una superficie di silicio “liscia”. In questo modo hanno raggiunto un’efficienza di conversione del 30,93% per una cella solare da 1 cm2. Quindi hanno lavorato su una tecnica di elaborazione ibrida vapore/soluzione compatibile con superfici di silicio ruvide o strutturate, design in grado di ridurre i riflessi. Il risultato? La cella è stata in grado di trasformare il 31,25% della luce incidente in elettricità.

 “Questi risultati – osserva Quentin Jeangros di CSEM – richiederanno ora ulteriori attività di ricerca e sviluppo per consentire il loro ampliamento su aree di superficie più ampie e per garantire che queste nuove celle possano mantenere una potenza stabile sui nostri tetti e altrove per una durata standard”.

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