Silicio? No, grazie; adesso la perovskite può farcela da sola

Silicio? No, grazie; adesso la perovskite può farcela da sola

La coppia vincente silicio-perovskite utilizzata in tandem nei pannelli solari più efficienti al mondo potrebbe non essere più necessaria; un team di ricerca internazionale ha messo a punto moduli di sola perovskite con un’efficienza superiore al 27%

di pubblicata il , alle 14:11 nel canale Energie Rinnovabili
 

Abbiamo parlato più volte della perovskite e della sua naturale capacità di interagire con la luce, caratteristica che l'ha resa estremamente attraente nell'ambito del fotovoltaico, affiancata al silicio nelle celle solari tandem.

Questa strategia ha permesso di mitigare i punti deboli della perovskite e di raggiungere – e superare – il 30% di efficienza nella conversione dell'irraggiamento solare in energia elettrica.

Risultati ottimi che hanno spinto la ricerca ancora oltre, arrivando a cercare modi per togliere il silicio dall'equazione e sfruttare solo la perovskite, molto più abbondante in natura e facilmente lavorabile, oltre che naturalmente flessibile e semi-trasparente.

Un team ingegneristico internazionale, con membri provenienti da tre Università diverse (Università di Toronto, Northwestern University e Università di Toledo), hanno unito le forze e creato un cella solare tandem monolitica usando solo perovskiti. Il risultato è un mono blocco di perovskite in cui le diverse unità solari vengono fatte crescere l'una sull'altra. Il gruppo di ricercatori ha impiegato due diversi strati di perovskiti, ciascuno sintonizzato su una parte diversa dello spettro solare; lo studio è stato pubblicato da Nature.

"Nella nostra cella solare tandem, lo strato superiore di perovskite ha una banda proibita più ampia, che assorbe bene l’ultravioletto e un po’ di luce visibile", spiega Chongwen Li, ricercatore e coautore della pubblicazione. "Lo strato inferiore ha una banda proibita ristretta, che è sintonizzata maggiormente verso la parte infrarossa dello spettro. Tra i due, copriamo più spettro solare di quanto sarebbe possibile con il silicio".

L'asso nella manica del nuovo modulo è però l'interfaccia, inserita in nuovo e sottilissimo rivestimento tra la perovskite e lo strato di trasporto degli elettroni. Il materiale ha migliorato lo spostamento delle cariche inibendo la ricombinazione fra elettroni e rispettive lacune.

Il prototipo del team ha prodotto una tensione a circuito aperto di 2,19 elettronvolt, un record per le celle solari tandem interamente in perovskite, raggiungendo un'efficienza di conversione del 27,4%, sebbene la certificazione indipendente del National Renewable Energy Laboratory in Colorado, abbia registrato un 26,3%.

grafene

La perovskite sta venendo affiancata – con successo – anche al grafene, materiale bidimensionale dalle potenzialità sconfinate.

A Heraklion, la capitale di Creta, si trova infatti un parco solare dove si stanno sperimentando i pannelli fotovoltaici più avanzati del mondo, composti da perovskite e grafene, sviluppati e realizzati interamente in Italia, dai ricercatori dell'Università di Roma Tor Vergata, della startup BeDimensional S.p.A., Greatcell Solar Italia, l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l'Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISM) e dell'Università di Siena, insieme all'Università ellenica del Mediterraneo.

perovskite+graphene cell

"Il lavoro nasce da un progetto comunitario iniziato nell'ottobre del 2013 che ha coinvolto ricercatori e scienziati di ogni paese. Dieci anni di ricerca di base sul grafene e un miliardo di euro di budget hanno consentito di costruire le fondamenta per le tante applicazioni industriali di oggi. E il nostro è uno dei campi di impiego, appunto quello fotovoltaico", ha spiegato Francesco Bonaccorso, cofondatore e direttore scientifico della startup Bedimensional.

Con una potenza in uscita superiore a 250 W, analoga a quella generabile con 60 celle di silicio cristallino assemblate in un pannello da 160 x 90 cm, secondo i tecnici produrre 1 kWh di elettricità con questo parco solare ottimizzato ha un'impronta ambientale inferiore di circa il 50% rispetto all'utilizzo dei mix di elettricità attualmente utilizzati in Europa.

pervoskite+graphene

La sperimentazione del parco solare cretese non è ancora terminata, in quanto, secondo gli esperti, sono presenti ancora grandi margini di miglioramento nell'efficienza, attualmente attorno al 18%.

Qui potete leggere e scaricare lo studio.

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31 Commenti
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amd-novello19 Novembre 2022, 14:45 #1
e la grafite?
Giulia.Favetti19 Novembre 2022, 14:57 #2
Originariamente inviato da: amd-novello
e la grafite?


Hai letto solo il titolo, a quanto vedo
Pasquale_196519 Novembre 2022, 17:05 #3
Un importante progresso 27% di efficienza soltanto il 70% non viene convertito, ma quanto costeranno in più rispetto ai tradizionali pannelli ?
supertigrotto19 Novembre 2022, 18:06 #4
Dai ce la puoi fare!
Non mollare dai!!!
io78bis19 Novembre 2022, 18:25 #5
Non ho capito se il 27% è raggiunto in laboratorio e 18% portato su un impianto effettivo.
Quanto siamo lontani dalla resa del silicio con/senza perovskite? Il costo di produzione e magari il riciclo quanto migliora?
pengfei19 Novembre 2022, 20:29 #6
Non avrei mai immaginato che la perovskite è molto più abbondante del silicio
amd-novello19 Novembre 2022, 20:33 #7
Originariamente inviato da: Giulia.Favetti
Hai letto solo il titolo, a quanto vedo


non fare la supposta
v1doc19 Novembre 2022, 20:56 #8
Originariamente inviato da: pengfei
Non avrei mai immaginato che la perovskite è molto più abbondante del silicio


E' la stessa cosa che ho pensato, forse per realizzare i pannelli serve del silicio particolarmente puro?
Giulia.Favetti19 Novembre 2022, 22:26 #9
Originariamente inviato da: io78bis
Non ho capito se il 27% è raggiunto in laboratorio e 18% portato su un impianto effettivo.
Quanto siamo lontani dalla resa del silicio con/senza perovskite? Il costo di produzione e magari il riciclo quanto migliora?


No, il 27% si riferisce ai pannelli di sola perovskite, il 18% a una sperimentazione perovskite+grafene in corso nel parco fotovoltaico di Heraklion.

Sono due cose diverse che ho voluto inserire nel medesimo articolo per chiudere il cerchio.

"La perovskite sta venendo affiancata – con successo – anche al grafene, materiale bidimensionale dalle potenzialità sconfinate.

A Heraklion, la capitale di Creta, si trova infatti un parco solare dove si stanno sperimentando i pannelli fotovoltaici più avanzati del mondo, composti da perovskite e grafene, sviluppati e realizzati interamente in Italia, dai ricercatori dell'Università di Roma Tor Vergata, della startup BeDimensional S.p.A., Greatcell Solar Italia, l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l'Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISM) e dell'Università di Siena, insieme all'Università ellenica del Mediterraneo."


Originariamente inviato da: pengfei
Non avrei mai immaginato che la perovskite è molto più abbondante del silicio


Questo è uno dei motivi per cui si sta investendo molto nello sviluppo di moduli privi di silicio.
Piedone111320 Novembre 2022, 08:07 #10
Sarebbe da capire il costo di produzione e il grado di trasparenza.
Personalmente li vedrei bene anche come sostituzione dei vetri negli infissi: assorbimento ( e relativo filtro) degli UV e degli infrarossi ( quindi effetto collaterale di efficientamento termico almeno in estate) sia in ambito civile che industriale.
Possibilità di essere usato anche in zone con vincoli architettonici.
Sarà, ma il suo possibile impiego ( anche a fronte di un ipotetica efficienza inferiore rispetto al FV classico) potrebbe essere molto più esteso e soprattutto facile da implementare.

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