Innovazione

Nuove celle fotovoltaiche a doppio strato

Un nuovo mix di elementi fotosensibili porta il rendimento del fotovoltaico al 20%, per adesso ancora solo in laboratorio.

Un team di ingegneri svizzeri ha sperimentato un dispositivo elettrico che prevede l'utilizzo di due celle fotovoltaiche impilate una sopra l'altra: il doppio strato cattura diverse lunghezze d'onda della radiazione solare, aprendo la strada a impianti più economici ed efficienti. Tuttavia, servirà ancora tempo prima che l'invenzione descritta su Nature Communications si trasformi in un prodotto commerciale.

Quale scelta? Le cellule solari tradizionali pongono i progettisti di fronte a un bivio: assorbire i fotoni a più alta energia trascurando un'ampia fetta dello spettro luminoso, oppure raccogliere diverse lunghezze d'onda sprecando però parecchio potenziale energetico.

Il problema può essere superato usando più celle sovrapposte (anche quattro in tandem), ma le soluzioni testate finora si sono scontrate con costi fuori mercato.

Sviluppo verticale. Nella tecnologia ideata da Ayodhya Tiwari e colleghi dello Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa), gli strati sono due: in alto c'è una cella di perovksite che trattiene solo i fotoni ad alta energia, mentre il "piano inferiore" è occupato da una cellula fotoelettrica in (di)seleniuro di rame indio gallio, che è sensibile a ulteriori intervalli dello spettro luminoso.

I test dimostrano che lo strato superiore capta e trasforma il 14,2% dell'energia incidente, lasciando passare il 72% della restante; l'unità sottostante cattura invece un altro 6,3%. L'efficienza complessiva del 20,5% pareggia quella dei migliori dispositivi: non rappresenta un risultato eccezionale per gli standard di laboratorio, ma in futuro il rendimento potrebbe arrivare al 30%.

Prospettive e ostacoli. Costruire chip solari con la perovkiste è molto dispendioso. Il team svizzero ha però sviluppato una tecnica di fabbricazione che crea i presupposti per una produzione industriale a prezzi economici. Le celle a due piani sono ideali per gli spazzi ristretti (ad esempio il tetto di una e-car), tuttavia la perovksite non garantisce ancora la stessa durata dei canonici cristalli di silicio, soprattutto in presenza di acqua.

30 novembre 2015 Davide Decaroli
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