Alla periferia di Brandenburg an der Havel, in Germania, si trova una fabbrica che promette di rivoluzionare il futuro dell’energia solare. Lì, la società britannica Oxford PV produce celle solari che utilizzano perovskiti, un materiale che molti considerano fondamentale per il futuro dell'energia solare. Queste celle rappresentano un nuovo tipo di tecnologia basata sulla perovskite, che potrebbe cambiare il panorama delle energie rinnovabili.
Fabbrica di tecnologie solari
La fabbrica fotovoltaica di Oxford è circondata da una campagna tranquilla, ma al suo interno si stanno sviluppando innovazioni che potrebbero trasformare la produzione di energia solare. Chris Case, responsabile tecnologico dell'azienda, descrive il luogo come "la realizzazione delle mie aspirazioni più profonde".
Oxford PV, insieme ad altre società come QCells, ha riposto la sua fiducia nella tecnologia della perovskite. Questo materiale fotovoltaico, relativamente economico e facile da ottenere, ha mostrato un grande potenziale nel migliorare l’efficienza dei pannelli solari. Si prevede infatti che i pannelli solari commerciali con celle in silicio perovskite entreranno sul mercato il prossimo anno.
Come per altre aziende del settore, Hanwha QCells ha annunciato l'intenzione di investire 100 milioni di dollari in una linea di produzione di celle solari tandem, che integri silicio e perovskite, una tecnologia che sarà operativa entro la fine del 2024. Ciò dimostra che i Grandi marchi sono scommettendo molto su questa innovazione.
Un nuovo tipo di cella solare con tecnologia alla perovskite
Ciò che affascina delle celle solari realizzate con perovskite è la loro capacità di catturare una maggiore quantità di luce solare rispetto alle tradizionali celle in silicio. Integrando entrambi i materiali, attraverso ciò che è noto come celle solari tandem, l'efficienza totale di conversione dell'energia può essere aumentata. Mentre le sole celle solari in silicio possono raggiungere un’efficienza fino al 26%, le celle tandem in perovskite superano facilmente tale limite, raggiungendo fino al 31,6%, come recentemente dimostrato dal Fraunhofer Institute.
Le celle tandem hanno il vantaggio di catturare una gamma più ampia di lunghezze d'onda solari. Ciò consente una produzione di energia fino al 20% superiore rispetto alle tradizionali celle in silicio. Tuttavia, il costo iniziale delle perovskiti rimane una sfida, anche se i sostenitori della tecnologia notano che nelle aree urbane dense o nei complessi industriali dove la terra è limitata, l’aumento della produzione di elettricità compenserà rapidamente le spese aggiuntive.
Impatto del nuovo tipo di cella solare in perovskite
L’impatto di questa tecnologia è significativo. A differenza delle celle in silicio, le celle in perovskite possono essere prodotte a temperature molto più basse, riducendo i costi di produzione. Inoltre, sono più flessibili e leggeri e possono essere applicati su superfici più diverse, come balconi o anche infissi.
Si prevede che il mercato dell'energia solare avrà bisogno di fino a Capacità di 75 terawatt (TW). installati entro il 2050 rispetto agli attuali 1,2 TW. Nonostante i progressi nel campo delle perovskiti, la sfida rimane la loro durabilità. Anche così, importanti progressi nei materiali e nei trattamenti superficiali, come passivazione, stanno migliorando considerevolmente la loro stabilità a lungo termine.
Ad esempio, i ricercatori hanno scoperto che la passivazione mediante aminosilani può migliorare sia l’efficienza che la stabilità operativa delle cellule di perovskite. Grazie a questi trattamenti è stato possibile mantenere fino al 95% dell'efficienza originale dopo 1.500 ore di utilizzo in condizioni estreme.
Record di efficienza
Le celle solari in perovskite si sono evolute molto rapidamente. Mentre nel 2009 riuscivano a malapena a convertire il 3,8% della luce solare in energia, le versioni attuali raggiungono già il 26,1% di efficienza e addirittura il 31,6% nella loro forma tandem con il silicio, come abbiamo accennato prima.
Inoltre, alcuni laboratori in tutto il mondo stanno esplorando versioni ancora più avanzate di queste cellule, come le cellule tandem perovskite-perovskite, che rinunciano completamente al silicio e che hanno già raggiunto un'efficienza del 28,49%. Sebbene queste versioni siano ancora in fase di sviluppo, offrono la possibilità di una generazione di energia ancora maggiore grazie alla loro capacità di catturare diverse parti dello spettro solare con materiali molto più economici del silicio.
In termini pratici, questi progressi non solo spingono i limiti tradizionali delle celle solari, ma potrebbero ridurre il costo complessivo di queste tecnologie, rendendole più accessibili e flessibili per un’ampia gamma di applicazioni. Questa è la chiave per l’adozione di massa dell’energia solare in tutto il mondo.
Con tutte queste innovazioni, anche se ci sono ancora sfide da risolvere, come il degrado dovuto all’umidità o al calore, la perovskite è sulla buona strada per generare una vera rivoluzione nel settore delle energie rinnovabili. Se i progressi in termini di durabilità riuscissero a eguagliare quelli in termini di efficienza, è probabile che le perovskiti superino le tecnologie attuali e cambino radicalmente il modo in cui il mondo consuma l’energia solare.
Poiché questa tecnologia continua a battere record dopo record, non c’è dubbio che siamo all’apice di una nuova era per l’energia solare, un’era in cui l’energia pulita sarà più efficiente, accessibile e praticabile che mai.