Le celle solari tandem sono in grado di convertire una quantità maggiore di energia solare in elettricità. La struttura di questa tecnologia innovativa è composta da due celle solari sovrapposte. La cella superiore è semitrasparente e riesce a convertire i fotoni in energia elettrica raggiungendo un alto livello di efficienza.

La cella solare inferiore recupera i fotoni rimanenti convertendoli in elettricità. Grazie alla doppia azione delle celle solari la quantità di radiazione solare che si disperde sotto forma di calore e non viene convertita in energia diminuisce. Lo svantaggio principale delle celle solari tandem è l’alto costo. I prezzi delle materie prime e dei processi produttivi sofisticati ed energivori le rendono inadatte a una produzione su larga scala.

I ricercatori dello Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology hanno cercato di risolvere il problema creando celle solari tandem basate su un film sottile policristallino più facile ed economico da produrre. La cella solare superiore ha un livello di trasparenza del 72% ed è composta da metilammonio. Lo ioduro si deposita sotto forma di piccoli cristalli di perovskite. La perovskite si trova su uno strato intermedio composto da PCBM (Fenil C61 estere metilico di acido butirrico).

Ogni molecola di PCBM contiene 61 atomi di carbonio interconnessi. La struttura ricorda la forma di un pallone. I cristalli di perovskite assorbono lo spettro blu e giallo convertendolo in energia elettrica. La radiazione infrarossa invece passa attraverso il cristallo. In questo modo la cella solare sottostante in seleniuro di rame indio gallio può convertire la luce rimanente in elettricità.

La nuova tecnologia sfrutta un film fotovoltaico sottile in perovskite prodotto a basse temperature. Lo strato della cella solare superiore è stato realizzato a una temperatura di appena 50°C, riducendo i costi del processo produttivo e il consumo di energia. Secondo gli scienziati dell’EMPA in futuro nelle celle solari tandem potranno essere impiegati anche substrati flessibili in plastica e in metallo.

Il livello di efficienza raggiunto dalla cella solare tandem in perovskite è del 20,5%, una percentuale di conversione elevata per una tecnologia così innovativa. Secondo i ricercatori il film fotovoltaico ha un potenziale ancora maggiore. Risolvendo alcune criticità la cella solare tandem potrebbe raggiungere il 30% di efficienza consentendo di ridurre drasticamente i costi del fotovoltaico.

27 novembre 2015
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