Fotovoltaico tandem perovskite-CIGS, nuovo record d’efficienza

Author: stefania Rinnovabili

Raggiunto un 23,26% d’efficienza con il nuovo fotovoltaico tandem dell’Helmholtz Zentrum

(Rinnovabili.it) – La ricerca tedesca si unisce a quella lituana per migliorare il solare di nuova generazione. Un gruppo di chimici della Kaunas University of Technology in collaborazione con i fisici dell’Helmholtz Zentrum di Berlino, è riuscito a raggiungere un nuovo record di resa per il fotovoltaico tandem perovskite-CIGS. Il risultato finale è stato un 23,26% d’efficienza di conversione della luce in elettricità, che rappresenta attualmente il più alto valore mai raggiunto al mondo per questa tipologia di celle.

Nel campo solare, il fotovoltaico multigiunzione costituisce la soluzione più promettente per superare i limiti tecnici delle convenzionali celle a giunzione singola. Come lo stesso nome fa intuire, questa tecnologia prevede di impilare diversi materiali semiconduttori, con altrettanto differenti band gap, per ampliare l’assorbimento dei fotoni, catturando e convertendo così parte dell’energia che altrimenti andrebbe persa. La tecnologia risulta  dunque particolarmente interessante sotto il profilo dell’efficienza e, inoltre, permette di produrre celle a film sottile utilizzando substrati flessibili.

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Il fotovoltaico tandem progettato dal gruppo tedesco-lituano combina cristalli di perovskite e (di)seleniuro di rame indio gallio (CIGS), semiconduttore che possiede attualmente il più alto coefficiente di assorbimento tra i materiali impiegati nelle celle solari.

Una delle novità del lavoro e del nuovo record raggiunto risiede negli strati di contatto tra questi due semiconduttori: molecole organiche a base di carbazolo. Queste molecole sono state funzionalizzate, ossia gli è stata data una particolare proprietà chimica, incorporando gruppi di acido fosfonico, che si dispongono in quelli che sono noti come monostrati autoassemblati (SAM).

Il merito va al team della della KTU che è riuscito a sintetizzare molecole che si assemblano in monostrati, in grado di coprire uniformemente qualsiasi superficie, comprese quelle ruvide delle celle solari CIGS.

“Di solito il problema con la fabbricazione dei tandem perovskite-CIGS è la superficie ruvida della cella inferiore, che è difficile da coprire uniformemente con processi convenzionali basati sulle soluzioni. Il nostro metodo consente di formare lo strato di elettrodi sottile da 1-2 nm, rivestendo tutta l’area. È un processo economico ed efficace: le molecole si depositano sulla superficie da soluzioni diluite e si forma uno strato selettivo denso di molecole”, spiega Artiom Magomedov della KTU. “Il fotovoltaico tandem a film sottile rappresenta il futuro dell’energia solare, in quanto più economico e potenzialmente molto più efficiente”, ha aggiunto il professor Vytautas Getautis, capo del gruppo di ricerca lituano.

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