Le celle tandem di Silicio Perovskite, rivoluzione per il solare?

Articolo a cura di Enzo BARRESI

Lo scorso dicembre, alcuni ricercatori del laboratorio di Oxford PV, hanno illuminato una lampada con una piccola cella solare avente un centimetro quadrato di superficie. Si trattava in realtà di due celle, impilate una sull’altra: quella in basso era del tipo a Silicio utilizzata nei pannelli solari standard, ma la cima era in Perovskite, un materiale con una struttura cristallina particolarmente adatto a trasformare la luce in elettricità. I ricercatori del laboratorio di Oxford PV si sono riuniti dietro ad un Pc, in attesa del calcolo dell’efficienza della cella collegata ad una sonda: la cella aveva convertito il 28% dell’energia solare in elettricità, un nuovo record di efficienza per una cella Perovskite su Silicio. Un test indipendente, condotto in seguito dal National Renewable Energy Laboratory (NREL) a Colorado, riconfermò tale risultato.

Le differenze sostanziali

I pannelli in Silicio dominano il mercato con una quota del 95% circa, nonostante esso non sia un materiale particolarmente efficiente, poiché utilizza principalmente la luce della zona rossa e infrarossa dello spettro solare. I pannelli solari in Silicio più efficienti sul mercato raggiungono meno del 23% di efficienza, mentre il massimo teorico per un singolo strato di Silicio è di circa il 29%. La Perovskite, invece, può essere regolata per lavorare su diverse parti dello spettro solare, la Oxford PV ha optato per la zona blu. Accoppiati in una singola cella, i due materiali possono convertire più fotoni in elettroni di quanto possano fare da soli.

La ricerca

Negli ultimi mesi i “Venture Capitalist” hanno continuato ad investire decine di milioni di dollari nelle imprese che cercano di sviluppare la tecnologia della Perovskite, dimostrando di credere in questo materiale. “C’è tutta una serie di cose che la rendono una tecnologia potenzialmente alternativa”, afferma Joe Berry, che guida il programma di ricerca sulla Perovskite presso il National Renewable Energy Laboratory, “ma l’elenco delle tecnologie che hanno provato a competere con il Silicio è lungo, quindi bisogna essere cauti anche in questo senso”. Verso la fine degli anni 2000, un discreto numero di startup ben finanziate tentarono di commercializzare nuovi e flessibili materiali solari, comprese le tecnologie a film sottile come il tellururo di cadmio, il seleniuro di indio e gallio di rame, così come le celle solari organiche.

La premessa era che le celle, prodotte con questi materiali, sarebbero state molto più economiche da produrre e potevano essere prodotte in varie forme. Ma il mercato dei pannelli solari in Silicio stava crescendo a dismisura, espandendosi rapidamente, i livelli di efficienza si sono alzati ed i prezzi sono crollati, anche grazie agli sforzi di ricerca finanziati dai governi ed alle politiche di incentivazione del mercato. Ciò ha contribuito al crollo dei prezzi dei pannelli in Silicio commerciali, che sono diminuiti di oltre la metà dal 2010 al 2013, facendo affondare il mercato delle tecnologie alternative. È chiaro perché, in questo momento storico, per giustificare le enormi spese di costruzione di nuove fabbriche, catene di approvvigionamento e canali di distribuzione, qualsiasi nuovo materiale debba essere migliore in modo cruciale rispetto al Silicio: più efficiente, più economico da produrre, più versatile, più duraturo.