Rebecca Manzi I ricercatori dell’istituto di tecnologia delle celle solari Helmholtz Zentrum Berlin hanno raggiunto un risultato da record. Hanno sviluppato una cella solare tandem in grado di convertire il 32,5% della radiazione solare incidente in energia elettrica
@HelmholtzZentrumBerlin
Gli scienziati hanno stabilito di recente un nuovo record mondiale di efficienza delle celle solari, compiendo un grande passo in avanti per quanto riguarda l’energia sostenibile. I ricercatori dell’istituto di tecnologia delle celle solari Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) hanno infatti sviluppato una cella solare tandem che è in grado di convertire il 32,5% della radiazione solare incidente in energia elettrica: un vero e proprio primato mai realizzato prima.
Non a caso, la cella tandem è stata inclusa nella Best Research-Cell Efficiency Chart del National Renewable Energy Lab degli Stati Uniti e il primato è stato certificato in Italia anche dall’European Solar Test Installation (ESTI), un laboratorio europeo di riferimento per la calibrazione di dispositivi fotovoltaici e la verifica della loro generazione di energia
Basti pensare che, nonostante l’efficienza dei pannelli solari sia migliorata notevolmente negli ultimi anni, attualmente le celle fotovoltaiche in commercio riescono a raggiungere, in media, il 20% di efficienza, con quelle più performanti che si spingono fino al 23% . Alla luce di questi dati è evidente la rivoluzione che promettono queste nuove celle solari che potrebbero davvero aprire la strada a uno sviluppo ulteriore del settore del fotovoltaico.
Ma come è stato possibile raggiungere questo risultato? Come funziona questo tipo di tecnologia? Le celle solari tandem riescono ad aumentare l’efficienza di una cella solare affiancando al silicio le potenzialità della perovskite (da qui l’espressione tandem) ma anche dividendo lo spettro ed ottimizzando ciascuna sezione.
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Le grandi potenzialità della perovskite
Attualmente il materiale standard con cui sono fatte le celle solari è il silicio, mentre la perovskite e il silicio sono stati sviluppati separatamente come materiali semiconduttori per i pannelli solari. Gli scienziati ritengono però che la perovskite abbia ancora un potenziale inespresso e non sfruttato adeguatamente, motivo per cui stanno sperimentando diverse combinazioni con altri materiali. I risultati sono ben presto stati sotto gli occhi di tutti.
Alla fine del 2021 i ricercatori dell’HZB erano riusciti a raggiungere l’efficienza record del 29,8% per le celle solari. Un dato ancor più migliorato nell’estate dell’anno successiva, quando l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, in Svizzera, ha certificato una cella solare tandem con un valore del 31,3% con un’architettura a due terminali.
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I ricercatori tedeschi hanno poi messo in campo un’altra strategia per giungere al tetto del 32,5%. Hanno sviluppato una modifica dell’interfaccia per ridurre le perdite elettriche di ricombinazione dei portatori di carica. Questi sviluppi sono stati poi implementati con successo in celle solari tandem e, con l’aiuto della studentessa Lea Zimmermann, combinati con ulteriori miglioramenti ottici. L’interfaccia e le modifiche ottiche hanno consentito fotovoltaggi più alti, portando al raggiungimento del nuovo record di efficienza.
Soddisfatto di quanto il suo team è arrivato a sancire, il direttore scientifico dell’HZB, il professor Bernd Rech, ha dichiarato:
Con il 32,5%, l’efficienza delle celle solari tandem di HZB si colloca ora in una fascia di valori precedentemente raggiunta solo da costosi semiconduttori III/V. Il grafico NREL mostra chiaramente quanto siano spettacolari gli ultimi due aumenti da EPFL e HZB lo sono davvero.
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Fonte: Helmholtz Zentrum Berlin
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