Le celle solari raggiungono un'elevata efficienza negli ambienti interni

Energia

Redazione del sito web di Innovazione Tecnologica - 10 luglio 2025

La stella della nuova cella solare è il suo materiale, la perovskite. [Immagine: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Celle solari in perovskite

L'energia solare sta per perdere il suo significato esatto e rigoroso, a causa di una nuova tecnologia basata sulle celle solari.

Le celle solari in perovskite si sono affermate come un'alternativa più economica e ad alta efficienza alle tradizionali celle solari al silicio grazie alla loro struttura e flessibilità fisica. La loro elevata efficienza di conversione di potenza – la quantità di energia generata dalla quantità di energia che raggiunge la cella – rende queste celle adatte alla generazione di elettricità utilizzando sorgenti luminose più deboli.

Infatti, Chia-Tse Hsu e i colleghi della National Chiao Tung University di Taiwan hanno creato celle solari in perovskite che convertono efficacemente l'illuminazione interna in energia elettrica: celle solari che funzionano senza luce solare diretta.

"Le celle solari più comuni sul mercato sono i pannelli solari al silicio", ha commentato il professor Fang-Chung Chen. "Tuttavia, le celle solari a perovskite possono essere sottili, leggere, flessibili e persino semitrasparenti, mentre i pannelli al silicio sono rigidi e pesanti, limitandone l'utilizzo a superfici piane e resistenti."

E non è solo una questione di dove posizionare i pannelli: le celle in perovskite sono più efficienti delle celle in silicio negli ambienti chiusi.

In condizioni di luce solare standard (circa 12.000 lux), le celle a perovskite hanno raggiunto un'efficienza di conversione di potenza del 12,7%, che, rispetto al 26% delle migliori celle solari al silicio, non è molto. Tuttavia, le celle solari a perovskite hanno raggiunto un'efficienza impressionante del 38,7% a 2.000 lux, una luminosità pari a una frazione della luce solare in una giornata di sole e un livello di luminosità simile a quello degli uffici.

Texture superficiali di strati di perovskite preparati in diverse condizioni per trovare il metodo migliore per correggere i difetti del materiale. [Immagine: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Banda proibita

Per creare una cella solare in grado di convertire la luce interna in elettricità, i ricercatori hanno dovuto regolare il bandgap della perovskite.

Il gap energetico, o band gap, descrive l'energia minima necessaria agli elettroni per raggiungere livelli energetici superiori, e diversi gap di banda possono assorbire diverse lunghezze d'onda della luce. Regolando le proporzioni di molecole nelle soluzioni utilizzate per formare gli strati di perovskite che compongono le celle solari, i ricercatori sono riusciti a ottenere un gap di banda ideale per l'assorbimento della luce interna, una regolazione impossibile nelle celle solari al silicio.

"L'efficienza interna delle celle solari a perovskite è più elevata, il che significa che i prodotti fotovoltaici possono essere più adatti a casi d'uso versatili, inclusi ambienti esterni, interni e altri ambienti scarsamente illuminati e nuvolosi", ha affermato Chen. "La regolazione del bandgap, purtroppo, ha un effetto negativo: causa difetti negli strati di perovskite. Per compensare la perdita di efficienza, abbiamo proposto un metodo per correggere i difetti."

Sorprendentemente, il metodo del team ha reso la cella solare meno soggetta alla corrosione e ne ha addirittura aumentato l'efficienza complessiva.

"Inizialmente, speravamo solo che il nostro approccio potesse migliorare l'efficienza dei dispositivi", ha affermato Chen. "Poiché la scarsa affidabilità delle celle solari a perovskite rappresenta una sfida importante per la loro adozione, speriamo che il nostro metodo possa aprire la strada alla commercializzazione dei pannelli solari a perovskite."

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