Celle fotovoltaiche di nuova generazione, sono pronte per entrare in commercio

Le celle solari di nuova generazione sono ora pronte per entrare in commercio e sostituire la tradizionali celle al silicio. Un recente studio infatti dimostra che le celle solari di nuova generazione hanno superato l’ultimo ostacolo che finora ha frenato la loro commercializzazione. Queste celle non sono fatte di silicio come quelle tradizionali, ma di un materiale chiamato perovskite. Oggi sono diventate più economiche e più efficienti rispetto al passato. Di recente anche l’ultimo ostacolo, quello della resistenza, è stato superato. Vediamo quali sono tutti i vantaggi delle celle fotovoltaiche in perovskite.

Come funzionano le celle fotovoltaiche

Le celle fotovoltaiche basano il proprio funzionamento su un effetto conosciuto appunto come effetto fotovoltaico. Si tratta della proprietà di alcuni materiali semiconduttori, come il silicio e il germanio, che sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla radiazione solare. I fotoni di cui è composta la luce solare colpiscono la cella e possono essere riflessi, assorbiti o possono attraversarla senza interagire. I fotoni assorbiti sono gli unici che possono produrre calore e trasferire energia agli elettroni di valenza del silicio. L’azione della luce solare permette la creazione di coppie elettrone – lacuna che, sotto l’influenza del campo elettrico creato nella giunzione dalla barriera di potenziale, vengono spinte in direzioni opposte.

Tipologie di celle fotovoltaiche

Oggi la tecnologia fotovoltaica si trova in un punto critico in cui si stanno pian piano diffondendo nuovi strumenti per rendere possibile un cambiamento radicale. Le celle fotovoltaiche sono suddivise in genere in tre categorie:

• alla I generazione appartengono le celle a film spesso, che sono a base di silicio monocristallino o policristallino;
• la II generazione comprende celle a film sottile, di cui la tecnologia pià sviluppata è quella del silicio amorfo;
• le celle di III generazione sono quelle a film sottile organiche, che si basano su materiali polimerici.

La cella tradizionale e più diffusa è quella in materiale cristallino che all’interno comprende una “fetta” di silicio, che è il materiale semiconduttore. Ma il futuro vede protagoniste delle nuove celle, realizzate in perovskite.

Le celle in perovskite: il fotovoltaico di nuova generazione

La perovskite è un minerale di biossido di titanio di calcio. La struttura della perovskite è cristallina e presenta ottime proprietà di conducibilità elettrica. Per questo il suo impiego è l’ideale nelle applicazioni fotovoltaiche. Le celle in silicio, pur essendo ideali dal punto di vista dell’efficienza energetica, hanno costi alti di produzione e inoltre richiedono processi di lavorazione lunghi e complessi. La perovskite invece è un materiale più economico perché i suoi materiali attivi sono disponibili in abbondanza. Inoltre, i costi e i tempi di lavorazione sono inferiori rispetto a quelli del silicio. Le celle in perovsikite inoltre rispondono a diverse lunghezze d’onda della radiazione solare. L’efficienza di conversione dell’energia solare in energia elettrica quindi può essere molto elevata, anche grazie all’avanzamento tecnologico per questa tipologia di celle.

Gli ostacoli per la commercializzazione delle celle in perovskite

Le celle fotovoltaiche in perovskite sono composte di materiali abbondanti e facilmente lavorabili che però tendono a deteriorarsi rapidamente. Si tratta infatti di materiali particolarmente sensibili all’umidità e al calore. Grazie a una nuova ricerca dell’Università di Toledo ora le celle sono anche durature e resistenti. Le celle in perovskite sono ora pronte per essere commercializzate e si prestano anche all’integrazione con le facciate degli edifici. Si tratta infatti di celle sottili e flessibili, a differenza delle celle tradizionali in silicio.

Celle fotovoltaiche in perovskite: i vantaggi

I ricercatori sono riusciti a inserire nelle celle fotovoltaiche in perovskite una molecola detta Dppp (difenilfosfinopropano) che può aderire alla superficie della cella. Questa molecola riesce a rendere la cella resistente alle condizioni ambientali anche in presenza di forte umidità e di calore. La durabilità delle celle può essere anche dell’ordine dei decenni. Celle di questo tipo ora sono testate per pannelli a grandi dimensioni, per entrare poi a tutti gli effetti in commercio e sostituire le celle tradizionali al silicio policristallino e monocristallino.