Celle solari alla perovskite sul vetro: un altro motivo per cui i combustibili fossili sono fritti

Nuove celle solari alla perovskite a basso costo e ad alta efficienza stanno arrivando sul mercato, giusto in tempo per sfruttare i crediti d’imposta previsti dall’Inflation Reduction Act.

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Le celle solari in perovskite hanno stuzzicato gli innovatori del fotovoltaico sin dai primi anni del 21° secolo. La promessa della perovskite di più energia a costi inferiori aiuterà a eliminare i combustibili fossili dal quadro, ma far sì che questo materiale schizzinoso si comporti bene è stata una sfida di livello superiore. Tuttavia, le soluzioni stanno cominciando ad emergere e una di queste riguarda un materiale collaudato e collaudato da secoli: il vetro.

Per quelli di voi che sono nuovi all'argomento, la perovskite (CaTiO3) è un minerale di ossido di calcio e titanio presente in natura, identificato per la prima volta nel 19° secolo. Rimase in vigore per il 20° secolo finché i ricercatori non impararono come riprodurre la sua struttura in laboratorio, producendo celle solari sintetiche in perovksite a un costo relativamente basso (maggiori informazioni su CleanTechnica sono qui).

Se smaltiti in una soluzione, i materiali solari perovskiti si prestano a processi di produzione a basso costo. Possono essere verniciati, stampati, spruzzati o spruzzati come una pellicola sottile su diverse superfici, comprese quelle flessibili.

“Oltre a essere relativamente poco costoso, il fattore di crescita in laboratorio può aiutare a evitare i problemi della catena di approvvigionamento del silicio”, abbiamo osservato all’inizio di quest’anno. “Le celle solari alla perovskite si prestano a processi di produzione a basso costo, produttività rapida e volumi elevati. Sono anche sottili, flessibili e leggeri, il che significa che possono essere utilizzati in molte più applicazioni di quanto sarebbe possibile con la tecnologia del silicio”.

"I materiali di perovskite offrono un eccellente assorbimento della luce, mobilità dei portatori di carica e durata di vita, con conseguente elevata efficienza dei dispositivi con opportunità di realizzare una tecnologia a basso costo e scalabile nel settore", spiega il National Renewable Energy Laboratory, parte della vasta rete del Dipartimento dell'Energia degli istituti di ricerca.

Sembra fantastico, tranne per il fatto che le perovskiti sintetiche si degradano all'aria aperta. Tuttavia, la scienza ama le sfide e presto sono emerse varie soluzioni alternative.

Una soluzione tipica prevede il doping delle perovskiti con piombo, il che porta a un'altra sfida, vale a dire come mantenere il piombo fuori dall'ambiente in caso di danni o incidenti durante la lavorazione a fine vita. Tra le soluzioni ci sono i rivestimenti che assorbono il piombo e sono autoriparanti. Sono in fase di sviluppo anche additivi che impediscono alla cella solare di dissolversi nell’acqua.

Un giorno o l'altro potrebbe essere in cantiere una cella solare interamente composta da perovskite. Nel frattempo stanno emergendo soluzioni a breve termine che abbinano le perovskiti alle celle solari al silicio per aumentare l’efficienza.

Come descritto dalla startup Caelux, l’obiettivo del settore per le celle solari tandem alla perovskite disponibili in commercio è un’efficienza di conversione solare minima del 30%. Caelux sembra fiduciosa di poter arrivare a un passo da questo obiettivo, con la sua formula per il vetro rivestito di perovskite.

"Le tecnologie proprietarie di Caelux migliorano le prestazioni di qualsiasi nuovo modulo in silicio cristallino, rendendo l'energia solare più potente ed economicamente vantaggiosa", spiega l'azienda. “Il suo prodotto di punta, Caelux™ One, è un prodotto innovativo che si integra perfettamente nei processi di produzione dei moduli fotovoltaici esistenti”.

Se hai notato quella cosa sui nuovi moduli di silicio, è importante. Le prestazioni della cella solare tandem potenziata da Caelux possono sfruttare i più recenti miglioramenti nell'efficienza di conversione solare della tecnologia del silicio per aumentare le prestazioni complessive del modulo solare.

Una buona domanda da porsi è se uno strato di materiale perovskite sul vetro interferisce o meno con l’efficienza di conversione dello strato di silicio. Lo fa, ma il succo extra dello strato di perovskite fa la differenza e anche di più.

L’anno scorso la società di consulenza ReThink Energy ha utilizzato l’esempio di una cella di silicio con un rendimento del 22%. La sua efficienza di conversione scende al 10% con il vetro rivestito di perovskite, ma il totale complessivo arriva al 27,5%. La differenza del 5,5% avrà un impatto significativo sulla resa di un impianto solare nel corso della sua vita.