Il silicio è stato a lungo il materiale di riferimento per la tecnologia delle celle solari, e per diverse buone ragione: è economico, stabile ed efficiente. Ma è sul fronte dell'efficienza che si stanno verificando dei risultati non troppo incoraggianti, motivo per cui si sta ragionando sull'idea di accoppiarlo ad altri materiali.
Ultimamente un team di ricerca dell'EPFL di Losanna e del CSEM (Centro svizzero di elettronica e microtecnica) hanno sviluppato una nuova tecnica per produrre celle solari in silicio e perovskite e i primi risultati hanno riportato un'efficienza del 25,2 %, un record per una combinazione di questo tipo.
Le comuni celle solari in silicio attualmente sul mercato raggiungono il 20/22 % di efficienza, un valore buono ma che non ha più molto spazio di crescita. Al contempo la perovskite si è dimostrata come un'alternativa ottimale, con un livello di efficienza che aumentata dal 3,8% nel 2009 ad oltre il 20% nel 206, in caso di celle multistrato. Tuttavia, è molto più costosa del caro vecchio silicio.
Unire i vantaggi del silicio a quelli della perovskite
Accoppiare perovskite e silicio in una cella solare potrebbe aiutare ad unire i punti di forza di entrambi i materiali. La perovskite è migliore nel convertire la luce verde e blu in elettricità, mentre il silicio è specializzato nei raggi rossi e infrarossi, quindi insieme possono catturare una gamma più ampia dello spettro.
"Combinando i due materiali, possiamo massimizzare l'uso dello spettro solare e aumentare la quantità di energia generata", afferma Florent Sahli e Jérémie Werner, autori dello studio. "I calcoli e il lavoro che abbiamo svolto mostrano che potremmo raggiungere presto un'efficienza del 30%."
Nuovo processo produttivo
Gli ostacoli principali di queste celle tandem risiedono nel processo di produzione. Normalmente, la perovskite si deposita sulla superficie come un liquido, ma la struttura del silicio lo rende piuttosto difficile. Il silicio è infatti costituito da una serie di 'piramidi' alte circa cinque micron, caratteristica che consente di intrappolare e assorbire meglio la luce. Ma questo significa che la perovskite liquida non riuscirebbe a rivestire le vette più alte.
"Fino ad ora, l'approccio standard per realizzare una cella tandem di perovskite / silicio era di livellare le piramidi della cella di silicio, riducendo le sue proprietà ottiche e quindi le sue prestazioni, prima di depositare la cella di perovskite sopra di essa", dice Sahli.
Per coprire i picchi e le valli del silicio in egual misura, i ricercatori hanno sfruttato un processo di evaporazione per creare uno strato di base inorganico, che copre le piramidi. Quindi, una soluzione organica liquida viene aggiunta mediante un rivestimento a rotazione, che penetra nei pori dello strato di base. Infine, il team ha riscaldato il substrato a 150 ° C (302 ° F), che consente a uno strato di perovskite di cristallizzare sopra la parte superiore, formando un film sottile che copre l'intera superficie del silicio..
Anche se potrebbe sembrare macchinoso, i ricercatori sostengono che il processo è relativamente semplice e che potrebbe essere incorporato nelle attuali linee di produzione con pochi passaggi aggiuntivi. E senza enormi costi aggiuntivi.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Materials.
