La perovskite è uno dei materiali più promettenti dell’industria fotovoltaica. Questo minerale presenta molteplici vantaggi rispetto al silicio tra cui una struttura cristallina più versatile e costi inferiori. Negli ultimi anni la ricerca sulle celle solari in perovskite si sta concentrando sull’incremento dell’efficienza. Su questo fronte un importante progresso è stato compiuto dal laboratorio nazionale per le energie rinnovabili del dipartimento dell’energia statunitense.

Il NREL sta investendo molte risorse nella ricerca sulle celle solari in perovskite. Nel 2009, quando sono state sviluppate le prime celle basate sul minerale, l’efficienza della tecnologia era di appena il 3,8%, mentre oggi supera il 20%.

I ricercatori americani, coordinati dal professor Ye Yang, si stanno concentrando su uno dei talloni d’Achille delle celle solari: la perdita di efficienza che si verifica durante il processo di conversione dell’energia solare in elettricità. Le tecnologie attuali sono in grado di sfruttare solo un terzo del potenziale dell’energia solare. I restanti due terzi vengono invece dispersi sotto forma di calore o in altri processi.

Lo studio ha appurato che la perdita di efficienza si verifica quando i fononi non riescono a decadere abbastanza rapidamente. Queste particelle in grado di condurre il calore vengono emesse mentre i portatori di carica si raffreddano.

Gli scienziati hanno scoperto che i portatori di carica creati dalle celle solari in perovskite durante l’assorbimento della luce solare possono essere riscaldati nuovamente dai fononi. Il processo di raffreddamento in questo modo rallenta notevolmente, permettendo ai portatori di carica di trattenere una quantità maggiore dell’energia solare assorbita per un periodo di tempo più lungo. Questa energia extra può essere sfruttata dalla cella solare.

La scoperta apre scenari molto promettenti per l’industria fotovoltaica. Secondo le prime stime dei ricercatori americani utilizzando i termovettori le celle solari in perovskite potrebbero convertire in elettricità ben il 66% dell’energia solare. Il potenziale delle tecnologie disponibili oggi non supera il 33%.

Nei prossimi mesi i ricercatori americani effettueranno ulteriori sperimentazioni sulla nuova tecnologia, testando le perovskiti con altri materiali. I dettagli della ricerca sono disponibili sulla rivista specializzata Nature Photonics.

20 novembre 2015
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