Un cristallo che permetta di unire l’efficienza con la produzione a costi contenuti: è la perovskite, semiconduttore policristallino il cui impiego nel campo dell’energia solare è molto recente. Dopo i risultati raggiunti ad Oxford, uno studio italo-americano pubblicato su Science ne illustra le potenzialità: l’obiettivo è ottenere celle a film sottile con alti standard di efficienza e costi notevolmente ridotti.

La perovskite, conosciuta nella comunità scientifica come ossido di titanio di calcio, presenta una serie di caratteristiche che la rendono particolarmente adatta a superare l’apparente contrasto fra costi ed efficienza: innanzitutto ha una struttura semplice e facilmente modificabile, che permette di aumentare la sua capacità di assorbimento della luce.

In secondo luogo, i materiali necessari per la produzione di celle solari a perovskite sono abbondanti e necessitano di trattamenti semplici a basse temperature, elementi fondamentali per comprimere i costi di produzione.

Terza caratteristica è lo spessore: le celle solari a film sottile di perovskite sono spesse meno di un micrometro, a differenza di quelle “tradizionali” in silicio che si attestano in media intorno ai 180 micrometri.

Il lavoro di Annamaria Petrozza ed Henry Smith, rispettivamente ricercatrice dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Milano e ricercatore dell’Università di Ofxord, analizza in concreto i meccanismi di funzionamento del cristallo inorganico. Annamaria Petrozza ha spiegato:

Questo lavoro dimostra che nel materiale che abbiamo ottimizzato nella composizione chimica, le cariche foto-generate possono viaggiare per distanze maggiori di 1 micrometro nel dispositivo, una distanza enorme se la prospettiva è quella del mondo delle nano-tecnologie.

Secondo lo studio Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide, una progettazione corretta dei cristalli permetterà di ottenere celle solari ad alta efficienza di conversione, partendo dalla base del 15% ottenuta nelle precedenti sperimentazioni di Oxford.

Una produzione su larga scala di questo tipo di celle, spiegano i ricercatori, potrebbe soppiantare l’attuale ricerca sul silicio:

Se la stabilità della tecnologia fotovoltaica a base di perovskiti sarà essere migliorata, si assisterà alla nascita di un concorrente per il silicio che porterà, in ultima analisi, alla produzione a basso costo di energia solare. Ciò demolirà il paradigma, in cui molti attualmente credono, per cui non si possano combinare i parametri di basso costo, lunga durata ed alte efficienze per i dispositivi fotovoltaici di nuova generazione atti a produrre energia solare.

28 ottobre 2013
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