Celle solari tandem: la combinazione di due tecnologie consente di raggiungere efficienze record

A partire da: 13:18| Tempo di lettura: 3 minuti

SLe celle solari utilizzate per convertire la luce solare in elettricità “verde” sono costituite principalmente da silicio. Tuttavia, ci sono alcuni materiali concorrenti. Tra questi elementi, in particolare le cosiddette perovskiti hanno il potenziale per svolgere in futuro un ruolo importante come materiale di base per le celle solari.

Inoltre, le cosiddette celle tandem silicio-perovskite possono raggiungere livelli di efficienza particolarmente elevati. Insieme, possono generare più elettricità dalla luce solare disponibile rispetto a una sola tecnologia. Le migliori celle solari tandem di oggi raggiungono un’efficienza di circa il 33%.

Un vantaggio delle celle solari in perovskite è che sono più facili da produrre e molto più economiche delle celle in silicio. Le materie prime per gli alogenuri di piombo e ammonio sono facilmente disponibili e poco costose.

Celle solari flessibili per tetti di automobili

Inoltre, le celle solari in perovskite possono essere rese così sottili da essere flessibili e adattarsi anche a superfici curve, ad esempio sul tetto di un’auto o sulla facciata di un edificio. Le celle solari pieghevoli possono essere realizzate anche utilizzando inverter a film sottile. Poiché le celle solari in perovskite sono trasparenti, possono essere fissate anche al vetro delle finestre.

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Tuttavia, quando si tratta di ottenere la massima efficienza possibile, una combinazione intelligente di tecnologia delle celle solari in silicio e perovskite è la soluzione migliore. I due materiali assorbono diverse lunghezze d’onda della luce solare. Mentre il silicio converte principalmente la luce infrarossa e rossa in energia elettrica, le celle solari in perovskite possono utilizzare la luce blu e verde.

Con una cella solare tandem è possibile utilizzare entrambe le parti della luce solare. La luce passa prima attraverso la cella sottile e trasparente di perovskite e poi raggiunge la cella di silicio sottostante. Ciò significa che la luce solare viene utilizzata in modo più efficiente.

Efficienza record mondiale del 33,7%.

È in corso una corsa alla ricerca globale per quanto riguarda l’efficienza delle celle solari tandem. Questo è ciò che comporta questo Paese Centro Helmholtz Berlino (HZB) E Centro di ricerca Julich. Alla fine del 2021 i ricercatori dell’HZB hanno annunciato un’efficienza record mondiale del 29,8%. Nell’estate del 2022, i ricercatori di Scuola Politecnica Federale di Losanna In testa con il 31,3%.

Nel dicembre dello stesso anno i ricercatori berlinesi tornarono al primo posto con il 32,5%. Ma potevano tenerlo solo fino all’aprile 2023. Il Laboratorio di fotovoltaico presso l’Università di Scienza e Tecnologia King Abdullah In Arabia Saudita è stata introdotta una cella tandem con un rendimento del 33,2%, che nel maggio 2023 è stato nuovamente aumentato a 33,7.

In un ambiente così competitivo, il riconoscimento e il sostegno sono particolarmente importanti. Così i ricercatori tandem Steve Albrecht, Antonio Abate ed Eva Unger dell’HZB e Michael Saliba del Centro di ricerca Jülich hanno ora ricevuto il nuovo premio.”Premio Helmholtz ad alto impatto“Premiato – “Per il suo contributo fondamentale e pionieristico alla produzione commerciale ed ecologica di perovskiti nel fotovoltaico e in altre applicazioni optoelettroniche.” Il premio, del valore di 50.000 euro, è stato assegnato il 27 settembre a Berlino alla presenza del ministro federale della Ricerca Bettina Stark-Watzinger (FDP)).

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La corsa per l’uso economico delle celle solari tandem deve ancora essere decisa. Più importante di pochi decimi di punto percentuale di efficienza è la questione della stabilità a lungo termine delle perovskiti e della compatibilità ambientale. Fino ad ora, l’uso diffuso di questa promettente tecnologia è stato ostacolato dal fatto che la perovskite è molto sensibile all’umidità e al calore e quindi si degrada nel tempo.

Inoltre, contengono ancora piombo dannoso per l’ambiente. Questo metallo pesante deve essere sostituito con un’alternativa senza compromettere la buona efficienza della tecnologia sviluppata finora. Prima o poi, anche la cella solare tandem dovrà essere smaltita o riciclata. Molti laboratori stanno lavorando duramente per risolvere questo problema, in Germania e nel mondo.

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