Una nuova ricerca mostra come a latitudini più elevate, durante la stagione invernale, la perdita di resa è maggiore
La stagionalità nelle celle solari in perovskite
I pannelli solari in perovskite potrebbero non essere adatti a tutti. Al netto del fatto che la tecnologia occupa al momento una piccolissima nicchia di mercato e che la maggior parte dei prodotti si trovano ancora nella fase di ricerca e sviluppo, per ottenere i migliori risultati bisognerà valutare con attenzione il sito di installazione.
Secondo una nuova ricerca, svolta presso l’Helmholtz Association of German Research Centres, esiste una stagionalità nella resa delle celle solari in perovskite che non può essere ignorata nelle località alle latitudini più elevate.
Per ottenere tale informazione, la Dott.ssa Carolin Ulbrich e il Dott. Mark Khenkin del centro di ricerca tedesco hanno valutato quattro anni di dati ottenuti da celle fotovoltaiche in perovskite all’aperto. Si tratta della più lunga serie di misurazioni per questa tecnologia in condizioni outdoor e ha permesso agli scienziati di ottenere fondamentali evidenze sul complesso comportamento stagionale della perovskite.
Pannelli solari in perovskite, come si compartano nel mondo reale?
Grazie ai rapidi miglioramenti raggiunti nell’ultimo decennio, i pannelli solari in perovskite sono finalmente in grado di approcciarsi al mercato. Le celle a singola giunzione hanno ormai efficienze di conversione superiori al 26%, valori che hanno permesso al mondo della ricerca di focalizzarsi sui passi successivi: l’upscaling e il miglioramento della stabilità.
“Nel percorso verso la commercializzazione della perovskite, è particolarmente importante comprendere il comportamento a lungo termine nel mondo reale, non solo per quanto riguarda l’affidabilità dei dispositivi, ma in tutti gli aspetti del loro funzionamento all’aperto, per consentire una previsione accurata delle rese energetiche e della durata”, scrivono i ricercatori nella pubblicazione su Advanced Energy Material.
Occorre fare una precisazione. Per tutti i moduli fotovoltaici, la potenza erogata dipende ovviamente da condizioni meteo-ambientali che differiscono da quelle standard dei laboratori. E in generale tutte le tecnologie fotovoltaiche oggi sul mercato presentano lievi variazioni stagionali nella potenza – e dunque nella resa – con un andamento annuale periodico.
Questi andamenti stagionali non sono ancora stati analizzati nei dispositivi a base di perovskite. Ecco perché il team tedesco ha voluto allestire una grande stazione di prova all’aperto. Il progetto ha installato sul tetto di un edificio del campus una serie di rack dotati di celle solari sperimentali, lasciandoli esposti a vento e intemperie nel corso di 4 anni.
I fattori che influiscono sui pannelli solari in perovskite
I risultati? La potenza di picco è rimasta pressoché invariata nelle prime due estati, per poi diminuire solo del 2% circa in termini assoluti tra la prima e la quarta estate. Tuttavia, l’efficienza è diminuita di circa il 30% durante i mesi invernali.
Il team ha identificato diverse ragioni per questo fenomeno.
Cambiamenti nelle condizioni spettrali
Le celle fotovoltaiche in perovskite sfruttano principalmente la luce blu, ma l‘energia solare che le raggiunge ha uno spettro diverso a seconda della stagione. In estate è più “ricca di blu”, mentre in inverno è maggiormente “ricca di rosso”. Questa differenza, evidente soprattutto alle alte latitudini, può portare a una variazione della corrente generata superiore al 10% tra l’estate e l’inverno, anche a parità di irradianza. Va notato, però, che nelle località più vicine all’equatore, tali variazioni spettrali sono meno pronunciate ed è probabile che queste stesse unità forniscano una resa più costante durante tutto l’anno.
Effetto dei coefficienti di temperatura e della temperatura di esercizio
Questa tecnologia ha coefficienti di temperatura di potenza relativamente bassi rispetto ad altre soluzioni fotovoltaiche, il che suggerisce prestazioni migliori a temperature più elevate. Tuttavia, il comportamento cambia con l’invecchiamento del dispositivo. Nei dispositivi nuovi, le prestazioni diminuiscono leggermente con l’aumentare della temperatura, mentre in quelli più vecchi o degradati, l’efficienza può effettivamente migliorare durante la stagione calda.
Degradazione reversibile e irreversibile
La perovskite può subire degrado, sia temporaneo (reversibile) che permanente (irreversibile). Questi effetti influenzano prevalentemente le prestazioni dei dispositivi più vecchi e contribuiscono alla variazione osservata.
“Ciò che distingue le celle in perovskite dalle tecnologie fotovoltaiche più mature è che spesso cambiano la loro efficienza in modo reversibile durante il ciclo giorno-notte. Questa proprietà contribuisce in modo significativo alle ampie fluttuazioni stagionali osservate”, afferma Khenkin.
Leggi la pubblicazione di Marko Remec et al., “Seasonality in Perovskite Solar Cells: Insights from 4 Years of Outdoor Data”, Advanced Energy Materials (2025). DOI: 10.1002/aenm.202501906
