Rivoluzione nell'energia solare: celle di perovskite per il futuro!

Rivoluzione nell'energia solare: celle di perovskite per il futuro!

La ricerca su nuovi materiali per il fotovoltaico sta guadagnando slancio. Particolarmente promettenti sono le perovskiti, considerate un’alternativa economicamente vantaggiosa alle classiche celle solari al silicio. Questi risultati provengono da ricercatori dell’Università Friedrich-Alexander di Erlangen-Norimberga (FAU), che stanno lavorando intensamente sul flusso di elettricità nei materiali di perovskite presso il Campus energetico di Norimberga (EnCN). Le celle di perovskite hanno il potenziale per provocare una rivoluzione nell’energia solare.

Le celle solari in perovskite presentano numerosi vantaggi. La loro produzione è più economica rispetto alle celle solari convenzionali, che si basano su semiconduttori di silicio ad alta intensità energetica. Inoltre raggiungono un'elevata efficienza superiore al 26% e mostrano un'elevata tolleranza ai difetti. Questa proprietà consente loro di mantenere le loro proprietà optoelettroniche anche in presenza di difetti nella struttura cristallina. Tuttavia, l’uso del piombo come componente di queste celle rappresenta anche un chiaro svantaggio in quanto comporta rischi per l’ambiente e la salute.

Ricerca sulla stabilità a lungo termine

Un argomento centrale della ricerca attuale è la stabilità a lungo termine delle celle solari in perovskite. Un team internazionale guidato dal Prof. Antonio Abate ha condotto uno studio per indagare gli effetti dei cicli di temperatura estremi su questi materiali. La parte sperimentale dello studio ha previsto variazioni di temperatura comprese tra -150 °C e +150 °C, che hanno simulato il comportamento delle microstrutture e le interazioni tra gli strati delle cellule in condizioni estreme. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Reviews Materials.

I ricercatori hanno scoperto che lo stress termico gioca un ruolo cruciale nella degradazione delle perovskiti agli alogenuri metallici. Queste celle possono raggiungere un’efficienza fino al 27%, anche se la loro stabilità a lungo termine nell’uso esterno è considerata discutibile. Per essere economicamente sostenibili, i moduli solari dovrebbero idealmente fornire rendimenti stabili per almeno 20-30 anni.

Passi necessari per il miglioramento

Per migliorare la stabilità in condizioni reali, i ricercatori della FAU stanno sviluppando criteri per la tolleranza ai difetti nelle connessioni dei semiconduttori. Il processo di produzione delle celle di perovskite potrebbe essere ottimizzato attraverso miglioramenti nella qualità cristallina e tramite appropriati strati tampone. Sono inoltre necessari protocolli di test standardizzati per determinare la stabilità durante i cambiamenti di temperatura per comprendere meglio le sfide dell’uso esterno.

In sintesi, la ricerca sulle perovskiti offre una prospettiva promettente per celle solari a basso costo e di lunga durata che possono essere adattate più facilmente a varie applicazioni. Nonostante le sfide, soprattutto per quanto riguarda la stabilità a lungo termine e il contenuto di piombo, l’ulteriore sviluppo mirato di queste tecnologie potrebbe essere cruciale per la direzione futura del fotovoltaico. I ricercatori della FAU stanno lavorando per fare previsioni affidabili per materiali rispettosi dell'ambiente al fine di trovare soluzioni a lungo termine.