L’Istituto Italiano di Tecnologia raggiunge importanti risultati nello sviluppo di celle solari ad alta efficienza, e a basso costo, a base di film sottili di perovskite. È la strada che porta ad un fotovoltaico di nuova generazione
•• Potrebbero avverare un bel sogno ambientale i semiconduttori policristallini con struttura di perovskite utilizzati in celle solari di nuova generazione. Il sogno è quello di produrre energia fotovoltaica a basso costo e ad alta efficienza.
La firma di quello che rappresenta il primo studio che svela i meccanismi di funzionamento di queste promettenti celle solari, è di Annamaria Petrozza, ricercatrice presso il Center for Nano Science and Technology (CNST) dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Milano, e di Henry Snaith, ricercatore presso l’Università di Oxford. Lo studio intitolato «Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber» è stato appena pubblicato sulla rivista internazionale Science.
La perovskite, un cristallo inorganico che prende il nome dal suo scopritore (il mineralogista russo Lev Aleksevich von Perovski), consente la fabbricazione di celle solari ibride con un rendimento di circa 15%, quando usato come semiconduttore. Tali prestazioni sono valutate sorprendenti sulla base del fatto che la generazione di celle solari a base di perovskiti è ancora in germe se confrontata a quella più che cinquantenaria del silicio. Inoltre, le efficienze competitive sono associate a bassi costi di produzione legati all’abbondanza dei materiali attivi e ai semplici metodi di fabbricazione che avvengono a basse temperature e sono estendibili su larga area.
Rimangono ancora aperte numerose questioni fondamentali, tra cui quelle relative ai processi di generazione e di trasporto delle cariche elettriche all’interno del cristallo in seguito all’interazione con la luce (processi optoelettronici), che sono alla base del funzionamento di dispositivi realizzati con questo materiale. Il lavoro dei ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia continua quindi in questa direzione.
“Questo lavoro – commenta Annamaria Petrozza – dimostra che nel materiale che abbiamo ottimizzato nella composizione chimica, le cariche foto-generate possono viaggiare per distanze maggiori di 1 micrometro nel dispositivo, una distanza enorme se la prospettiva è quella del mondo delle nano-tecnologie. Questo porta alla considerazione che con una corretta progettazione dei cristalli di perovskite può essere realizzato un dispositivo solare ad alta efficienza di conversione, semplice e poco costoso allo stesso tempo”.
“A condizione che la stabilità della tecnologia fotovoltaica a base di perovskiti possa essere migliorata – sottolinea Henry Snaith – si assisterà alla nascita di un concorrente per il silicio che porterà in ultima analisi alla produzione a basso costo di energia solare. Ciò demolirà il paradigma, in cui molti attualmente credono, per cui non si possano combinare i parametri di basso costo, lunga durata ed alte efficienze per i dispositivi fotovoltaici di nuova generazione atti a produrre energia solare”.
Michela Diamante