Home Notizie recenti La tecnologia fotovoltaica a film sottile unisce efficienza e versatilità

La tecnologia fotovoltaica a film sottile unisce efficienza e versatilità

33
0

Le celle solari tandem perovskite/CIS sono già in grado di convertire una frazione relativamente elevata di luce incidente in corrente elettrica. I perfezionamenti futuri possono migliorare ulteriormente l’efficienza. Credito: Marco A. Ruiz-Preciado, KIT

L’impilamento delle celle solari ne aumenta l’efficienza. Lavorando con i partner del progetto PERCISTAND, i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno prodotto celle solari tandem perovskite/CIS con un’efficienza di quasi il 25%, il valore più alto raggiunto finora con questa tecnologia. Inoltre, questa combinazione di materiali è leggera e versatile, consentendo di immaginare l’uso di queste celle solari tandem in veicoli, apparecchiature portatili e dispositivi che possono essere piegati o arrotolati. I ricercatori presentano i loro risultati sulla rivista Lettere di energia ACS.

Le celle solari in perovskite hanno fatto progressi sbalorditivi negli ultimi dieci anni. La loro efficienza è ora paragonabile a quella delle celle solari al silicio di lunga data. Le perovskiti sono materiali innovativi con una speciale struttura cristallina. I ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando per preparare la tecnologia fotovoltaica perovskite per applicazioni pratiche. Più elettricità generano per unità di superficie, più le celle solari sono attraenti per i consumatori.

L’efficienza delle celle solari può essere aumentata impilando due o più celle. Se ciascuna delle celle solari impilate è particolarmente efficiente nell’assorbire la luce da una parte diversa dello spettro solare, è possibile ridurre le perdite intrinseche e aumentare l’efficienza. L’efficienza è una misura di quanta luce incidente viene convertita in elettricità. Grazie alla loro versatilità, le celle solari in perovskite sono componenti eccezionali per tali tandem. Le celle solari in tandem che utilizzano perovskite e silicio hanno raggiunto un livello di efficienza record di oltre il 29%, notevolmente superiore a quello delle singole celle in perovskite (25,7%) o silicio (26,7%).

Combinazione di perovskiti con CIS per mobilità e flessibilità

La combinazione di perovskiti con altri materiali come rame-indio-diseleniuro (CIS) o rame-indio-gallio-diseleniuro (CIGS) promette ulteriori vantaggi. Tali combinazioni consentiranno di produrre celle solari tandem leggere e flessibili che possono essere installate non solo sugli edifici ma anche su veicoli e apparecchiature portatili. Tali celle solari potrebbero anche essere piegate o arrotolate per essere conservate ed estese quando necessario, ad esempio su tende o tende da sole per fornire ombra e generare elettricità allo stesso tempo.

Un team internazionale di ricercatori guidato dal Dr. Marco A. Ruiz-Preciado e dal professore di ruolo Ulrich W. Paetzold del Light Technology Institute (LTI) e dell’Institute of Microstructure Technology (IMT) di KIT è riuscito a produrre perovskite/CIS celle solari tandem con un’efficienza massima del 24,9% (23,5% certificata). “Questa è l’efficienza più alta segnalata per questa tecnologia e il primo livello di alta efficienza raggiunto con una cella solare al diseleniuro di rame-indio quasi priva di gallio in tandem”, afferma Ruiz-Preciado. Riducendo la quantità di gallio si ottiene uno stretto gap di banda di circa un elettronvolt (eV), che è molto vicino al valore ideale di 0,96 eV per la cella solare inferiore in tandem.

Celle solari CIS con gap di banda stretto: Celle solari in perovskite a basso contenuto di bromo

Il band gap è una caratteristica del materiale che determina la parte dello spettro solare che una cella solare può assorbire per generare elettricità. In una cella solare tandem monolitica, i gap di banda devono essere tali che le due celle possano produrre correnti simili per ottenere la massima efficienza. Se l’intervallo di banda della cella inferiore cambia, l’intervallo di banda della cella superiore deve essere adattato alla modifica e viceversa.

Per regolare il gap di banda per un’efficiente integrazione in tandem, vengono solitamente utilizzate perovskiti ad alto contenuto di bromo. Tuttavia, ciò porta spesso a cadute di tensione e instabilità di fase. Poiché i ricercatori del KIT e i loro partner utilizzano celle solari CIS con un intervallo di banda stretto alla base dei loro tandem, possono produrre le celle superiori utilizzando perovskiti a basso contenuto di bromo, il che si traduce in celle più stabili ed efficienti.

“Il nostro studio dimostra il potenziale delle celle solari tandem perovskite/CIS e stabilisce le basi per lo sviluppo futuro per apportare ulteriori miglioramenti nella loro efficienza”, afferma Paetzold. “Abbiamo raggiunto questo traguardo grazie all’eccezionale cooperazione nel progetto PERCISTAND dell’UE e, in particolare, grazie alla nostra stretta collaborazione con l’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata”. Un importante lavoro di base è stato fatto nel progetto CAPITANO finanziato dal Ministero Federale per gli Affari Economici e l’Azione per il Clima (BMWK) della Germania.


Articolo precedenteMeccanismo di guasto inascoltato dell’anodo metallico di magnesio
Articolo successivoUtilizzo di un robot semi-autonomo per comprendere le connessioni psicologiche tra macchina e utente