Le celle solari in perovskite potrebbero presto diventare più economiche e facili da assemblare grazie ai progressi compiuti dai ricercatori della University of California di Berkeley. I risultati del progetto di ricerca, svolto in collaborazione con il Lawrence Berkeley National Laboratory Solar, sono stati illustrati in un articolo apparso sulla rivista Nature Materials.

Gli scienziati americani hanno cercato di migliorare le prestazioni delle celle solari in perovskite, un materiale economico in grado di convertire la luce solare in elettricità con un alto livello di efficienza. Le celle solari in perovskite sono realizzate con un mix di molecole organiche ed elementi inorganici e riescono già a competere con la tecnologia al silicio.

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I dispositivi in perovskite sono più facili ed economici da produrre, inoltre sono formati da un substrato flessibile. Le prime celle in perovskite potrebbero comparire sul mercato già nel 2017 con un’efficienza del 20%.

La nuova tecnica sviluppata dai ricercatori americani si basa su una struttura a sandwich composta da due tipi di perovskite, uniti a formare una singola cella fotovoltaica.

La tecnologia vanta un’efficienza media a regime del 18,4%; un’efficienza massima del 21,7% e un picco del 26%. Alex Zettl, tra gli autori principali dello studio, spiega che questi valori rappresentano un record per una tecnologia agli albori.

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Onur Ergen, prima firma della ricerca, sostiene che queste celle potrebbero essere le più economiche sul mercato e adattarsi a qualsiasi tipo di impianto solare residenziale.

Il punto di forza della cella è la combinazione di due materiali che assorbono porzioni differenti dello spettro solare. A differenza di altri sistemi analoghi il nuovo dispositivo ha dimostrato un alto livello di stabilità.

La cella solare tandem è stata realizzata sfruttando uno strato di nitruro di boro che separa le due perovskiti, impedendo ai materiali di mescolarsi.

Le perovskiti si basano sulle molecole organiche metile e ammoniaca. Una contiene stagno e iodio; l’altra piombo, iodio e bromo. La prima è settata per assorbire la luce solare con un’energia di 1 electron volt (eV), mentre l’altra assorbe fotoni con un’energia di 2 eV.

L’aerogel in grafene in cui sono alloggiate le due perovskiti protegge la cella solare dall’umidità, stabilizza il trasporto delle cariche e promuove la crescita dei cristalli.

La tecnologia comprende un elettrodo in oro e uno strato di nitruro di gallio che raccoglie gli elettroni generati nella cella. Lo strato attivo del film fotovoltaico è spesso circa 400 nanometri.

Secondo gli scienziati le nuove celle solari potranno essere applicate facilmente e velocemente su superfici di diversa forma e dimensione, quasi come delle comuni vernici spray.

10 novembre 2016
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