Perovskite, l’alternativa (green ed economica) al silicio

Questo materiale promette di essere meno costoso e più efficiente del silicio. Diverse aziende affermano di essere vicine a produrlo su larga scala. Ma ci sono ancora alcuni seri problemi da risolvere prima che la perovskite si imponga a livello commerciale

Casey Crownhart

I pannelli solari sono fondamentalmente sinonimo di silicio. Il materiale è utilizzato in circa il 95 per cento dei pannelli nel mercato odierno. Ma le celle solari al silicio sono limitate nella quantità di energia che possono sfruttare dal sole e sono ancora relativamente costose da produrre. Per molti, i composti chiamati perovskiti sono da tempo promettenti materiali solari potenzialmente più economici, leggeri ed efficienti. 

Ma nonostante alcune startup che stanno commercializzando la tecnologia, alcuni esperti avvertono che le celle solari a base di perovskite potrebbero essere ancora a quasi un decennio dall’avere un impatto commerciale significativo, se mai accadrà. Anche se studi recenti sulle cellule di perovskite hanno mostrato progressi in parametri chiave come l’efficienza, la realtà è che i materiali potrebbero essere ancora lontani dall’essere in grado di resistere alle condizioni del mondo reale

“Penso che stia prevalendo un’idea sbagliata sulla commercializzazione della perovskite”, afferma Martin Green ricercatore di materiali solari dell’Università del New South Wales in Australia. Le perovskiti sono una famiglia di materiali sintetici che assorbono efficacemente la luce solare e sono relativamente facili da usare per rivestire le superfici, creando celle solari a basso costo che possono sfruttare l’energia del sole e trasformarla in elettricità.

Mentre il silicio ha un vantaggio nei parametri chiave che i ricercatori utilizzano per valutare i materiali solari, le perovskiti stanno rapidamente recuperando terreno. Ciò è particolarmente vero per l’efficienza, vale a dire quanta energia dal sole una cellula converte in elettricità. Sia il silicio che le perovskiti hanno recentemente stabilito record superiori al 25 per cento

Il rapido progresso del lavoro sulle perovskiti ha portato a un grande afflusso di ricercatori che sperano di sfruttare i materiali e i relativi finanziamenti. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, per esempio, offre un premio di avvio per le attività di ricerca sulla perovskite. Diverse aziende, tra cui Microquanta Semiconductor, Oxford PV e Saule Technologies, hanno raccolto milioni di fondi e fatto partire progetti dimostrativi. 

Ma nonostante il clamore, ci sono due motivi fondamentali per cui le perovskiti non hanno soppiantato il silicio. Il primo è che sono troppo fragili. “È innegabile che siano più robuste di quando cadevano a pezzi mentre le trasportavi nei laboratori”, afferma Joseph Berry, un ricercatore di perovskite del National Renewable Energy Laboratory, “ma la stabilità resta una sfida difficile”. 

In uno studio recente, pubblicato su “Science” ad aprile, i ricercatori hanno scoperto un nuovo modo per costruire celle solari in perovskite con additivi che ne migliorano l’efficienza e la durata. Le cellule hanno resistito a 1.500 ore di calore e umidità elevati in laboratorio. Il problema è trasferire questi risultati nel mondo reale. È difficile per i ricercatori simulare le condizioni del mondo reale e il silicio ha fissato un livello elevato, con molti produttori che garantiscono che i loro pannelli manterranno l’80 per cento delle loro prestazioni per 30 o addirittura 40 anni. 

In un recente test sul campo, i ricercatori hanno scoperto che le celle a base di perovskite hanno performato a oltre il 90 per cento dei loro livelli iniziali dopo pochi mesi. Ma qui si evidenzia l’altro problema: questi test sono stati tutti eseguiti utilizzando minuscole cellule. Aumentare la quantità di perovskiti e realizzare celle più grandi in pannelli solari di dimensioni standard spesso porta a battute d’arresto in termini di efficienza e durata. 

Queste sfide significano che il giorno in cui le perovskiti prenderanno il controllo dei mercati solari non è così vicino, o inevitabile, come alcuni ricercatori sostengono, sostiene Green. La messa a punto delle perovskiti con metodi come l’aggiunta di stabilizzanti e materiali che le proteggano dagli elementi potrebbe consentire a queste celle solari di durare un paio di decenni in normali condizioni operative, afferma Letian Dou, ricercatore di perovskite della Purdue University, ma a suo parere passerà un decennio o più prima che si facciano progressi commerciali significativi.

Nonostante le sfide, c’è una reale necessità di diversi tipi di celle solari soprattutto ora che la domanda di materiali solari sta esplodendo. “Le perovskiti non devono competere direttamente con il silicio, perché possono essere utilizzate in celle tandem, dove uno strato di perovskite è impilato sopra una cella di silicio. I due materiali catturano diverse lunghezze d’onda della luce e potrebbero completarsi a vicenda”, afferma Jenny Chase, responsabile del settore solare di Bloomberg New Energy Finance. Di certo i ricercatori non rinunciano a perseguire l’obiettivo e come dice Green: “è possibile che qualcuno ci riesca davvero”.

Immagine: Pixabay

(rp)

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