Celle fotovoltaiche a perovskite più efficienti grazie a un rivestimento innovativo

Importanti risultati di una ricerca sperimentale condotta dal Politecnico di Torino che aiuta a risolvere i problemi delle celle solari a perovskite, portandole a efficienze prossime al 19% e ad un’eccezionale stabilità

Sono stati pubblicati sulla rivista Science i risultati di uno studio sperimentale che ha visto capofila il Politecnico di Torino, in collaborazione con l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), il Politecnico di Milano e l’Istituto Italiano di Tecnologia, dedicato a risolvere alcuni problemi legati alle celle solari a perovskite, che rappresentano il futuro del fotovoltaico, efficiente e a basso costo.

I ricercatori hanno testato un nuovo rivestimento innovativo che limita i difetti del nuovo materiale e potenzialmente avvia la produzione industriale delle celle a perovskite.

La perovskite è un materiale ibrido, organico e inorganico, capace di assorbire l’intero spettro solare e di trasportare la carica elettrica con un’altissima efficienza e bassi costi di produzione.

I risultati dello studio scientifico, si legge nella nota stampa del Politecnico di Torino sono talmente brillanti che si ipotizza un’applicazione su larga scala di questo materiale entro il 2020.

Oltre alle proprietà uniche e già note della perovskite, le celle fotovoltaiche basate su questa tecnologia possono essere fabbricate con tecnologie semplici e veloci, il che fa prospettare una sicura scalabilità a livello industriale.

Grazie agli studi e agli investimenti realizzati in vari atenei e centri di ricerca nel mondo dedicati allo sviluppo di celle solari a perovskite, c’è stato negli ultimi 6 anni un importante aumento delle efficienze di conversione, che sono più che quintuplicate passando dal 4 al 22%, della luce solare attraverso questa tecnologia.

Una delle limitazioni delle celle solari a perovskite è che sono soggette a notevoli perdite di efficienza quando esposte alla luce ultravioletta (presente al 5% nello spettro solare) e all’umidità atmosferica.

Il rischio è quindi che pioggia e sole ne provochino in pochissimo tempo degrado e completa perdita di funzionalità. Si tratta di una limitazione molto grave soprattutto considerando che si tratta di dispositivi che potrebbero trovare utilizzo per esempio come finestre nei nuovi edifici “intelligenti”.

I ricercatori hanno quindi realizzato un rivestimento in un materiale polimerico innovativo capace di ostacolare il degrado delle celle solari a perovskite.

Si tratta di un rivestimento fluorurato di spessore micrometrico – impercettibile, quindi, su un dispositivo poco più grande di un francobollo, come appunto una cella a perovskite –  che funziona da efficace barriera contro l’umidità e assicura inoltre caratteristiche autopulenti ai pannelli solari quando esposti agli agenti atmosferici (precipitazioni, smog, polveri, ecc.).

Il rivestimento è stato creato tramite fotopolimerizzazione, una tecnica di polimerizzazione molto rapida, economica ed a basso impatto ambientale. Per contrastare l’invecchiamento dei materiali indotto dalla luce ultravioletta, il rivestimento polimerico è stato inoltre potenziato con molecole luminescenti che riescono a convertire la luce ultravioletta presente nella radiazione solare in luce non dannosa per la cella solare.

I test in varie condizioni di invecchiamento accelerato cui sono state sottoposte per oltre un anno le celle solari, hanno dimostrato efficienze prossime al 19% ed un’eccezionale stabilità anche in condizioni estreme, confermando dunque le ottime prospettive di questa nuova tecnologia di conversione dell’energia solare che potrà competere efficacemente con i classici pannelli al silicio in ambito edilizio, ma anche essere accoppiata al silicio stesso in dispositivi tandem ad elevatissime prestazioni.

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