Celle fotovoltaiche a basso costo e alta efficienza a base di film sottili di perovskite

Studio dell’Istituto Italiano di Tecnologia sullo sviluppo di nuove celle solari

Annamaria Petrozza, ricercatrice presso il Center for Nano Science and Technology (CNST) dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Milano ed Henry Snaith, ricercatore presso l’Università di Oxford, hanno realizzato lo studio, appena pubblicato sulla rivista internazionale Science “Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber” che svela gli importanti risultati per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza a base di film sottili di perovskite.

La perovskite è un cristallo inorganico che prende il nome dal mineralogista russo Lev Aleksevich von Perovsk che l’ha scoperta, che quando usato come semiconduttore, permette la fabbricazione di celle solari ibride con un rendimento di circa 15%.

Si tratta di prestazioni sorprendenti soprattutto se si considera che si tratta di una tecnologia relativamente nuova. Inoltre, le efficienze competitive sono associate a bassi costi di produzione legati all’abbondanza dei materiali attivi e ai semplici metodi di fabbricazione che avvengono a basse temperature e sono estendibili su larga area.

Ci sono ancora da risolvere alcune importanti questioni, tra cui quelle relative ai processi di generazione e di trasporto delle cariche elettriche all’interno del cristallo in seguito all’interazione con la luce (processi optoelettronici), che sono alla base del funzionamento di dispositivi realizzati con questo materiale. Il lavoro dei ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia si inserisce in tale contesto.

“Questo lavoro – commenta Annamaria Petrozza – dimostra che nel materiale che abbiamo ottimizzato nella composizione chimica, le cariche foto-generate possono viaggiare per distanze maggiori di 1 micrometro nel dispositivo, una distanza enorme se la prospettiva è quella del mondo delle nano-tecnologie. Questo porta alla considerazione che con una corretta progettazione dei cristalli di perovskite può essere realizzato un dispositivo solare ad alta efficienza di conversione, semplice e poco costoso allo stesso tempo”.

“A condizione che la stabilità della tecnologia fotovoltaica a base di perovskiti possa essere migliorata – sottolinea Henry Snaith – si assisterà alla nascita di un concorrente per il silicio che porterà in ultima analisi alla produzione a basso costo di energia solare. Ciò demolirà il paradigma, in cui molti attualmente credono, per cui non si possano combinare i parametri di basso costo, lunga durata ed alte efficienze per i dispositivi fotovoltaici di nuova generazione atti a produrre energia solare”.

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