Impianto fotovoltaico: nuove celle realizzate con perovskite con la capacità di convertire il 24,3% di luce incidente

Efficienza energetica: il primo impianto in perovskite fotovoltaico certificato 

Dai laboratori del dipartimento di ingegneria elettrotecnica dell’Università di Toronto, è stato realizzato un nuovo impianto solare in perovskite a tripla giunzione. Un dispositivo ancora sperimentale, ma che permette di raggiungere importanti risultati di prestazione record mondiale, infatti converte più del 24% della luce incidente in elettricità.

Vediamo meglio questa tecnologia che parte dalle nuove celle solari.

Tecnologia multigiunzione: il funzionamento

La tecnologia multigiunzione è stata realizzata con l'obiettivo di potenziare la resa fotovoltaica. Ogni unità è costituita, infatti, da più strati di semiconduttori che possono avere diversi bandgap e quindi rispondere a lunghezze d’onda differenti, catturando e convertendo energia che altrimenti andrebbe persa. Nella tripla giunzione, in particolare, tre sottocelle rispondono a tre bande spettrali differenti. Per il settore solare questo tipo di approccio non rappresenta una novità, ma lo è invece il risultato raggiunto dall’Università di Toronto.

Il team ha realizzato la più efficiente cella fotovoltaica a tripla giunzione completamente in perovskite.

Quella che comunemente viene chiamata perovskite possiede un ampio gruppo di ossidi misti di due metalli, la cui struttura cristallina ricalca quella della prima perovskite minerale scoperta. La ricerca di settore ha scoperto da tempo come sintetizzare perovskiti utili a differenti scopi. Cambiando la composizione dei cristalli è possibile sintonizzarli sull’assorbimento di diverse lunghezze d’onda della luce. Cosa non possibile invece con i semiconduttori classici come il silicio.

Perovskite: migliore stabilità alla luce per l'impianto solare

Sul sito dell'ateneo di Toronto, l'esperto Tyler Irving spiega che il gruppo ha lavorato con nuove perovskite inorganiche miste rubidio/cesio che mostrano, tra le altre cose, una migliore stabilità alla luce rispetto a quelle ibride organiche-inorganiche.

Il nuovo fotovoltaico in perovskite a tripla giunzione ha mostrato un’efficienza del 24,3% con una tensione a circuito aperto di 3,21 volt. Il National Renewable Energy Laboratory, ha certificato in maniera indipendente una resa quasi stazionaria del 23,3%.

“In passato, le celle solari in perovskite a tripla giunzione avevano dimostrato un’efficienza massima di circa il 20%. In altre parole questo lavoro rappresenta un grande miglioramento”, afferma il ricercatore Lewei Zeng, uno dei co-autori principale dell’articolo pubblicato su Nature. “Per quanto ne sappiamo, questa è anche la prima efficienza certificata per questo tipo di celle. Inoltre i progetti precedenti tendevano a perdere buona parte delle prestazioni nel giro di poche ore. Al contrario, il nostro ha mantenuto l’80% della sua efficienza iniziale anche dopo 420 ore di funzionamento”.