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May 26, 2023

I nuovi pannelli solari raggiungono un’efficienza superiore al 30%.

Due ingredienti sono meglio di uno quando si tratta di tecnologia fotovoltaica. Di Sara Kiley Watson | Pubblicato il 7 luglio 2023 15:30 EDT La capacità solare fotovoltaica sta crescendo rapidamente in tutti gli Stati Uniti (e

Due ingredienti sono meglio di uno quando si tratta di tecnologia fotovoltaica.

Di Sara Kiley Watson | Pubblicato il 7 luglio 2023 15:30 EDT

La capacità del solare fotovoltaico sta crescendo rapidamente negli Stati Uniti (e altrove). Secondo la Solar Energy Industries Association (SEIA), solo negli ultimi dieci anni il mercato dell’energia solare è cresciuto del 24% ogni anno. Negli Stati Uniti sono già installati 149 gigawatt di capacità solare, che potrebbero teoricamente alimentare 26 milioni di case. Anche il futuro sembra luminoso, poiché SEIA e Wood Mackenzie prevedono che le dimensioni del mercato solare triplicheranno in cinque anni, portando la capacità fino a 378 gigawatt nel 2028. L’energia solare ha costituito 1,2 trilioni di watt di elettricità prodotta in tutto il mondo nel 2022.

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Lo sviluppo e gli investimenti nell’energia solare sono fondamentali per costruire un futuro più pulito e sostenibile, poiché la tecnologia consente di produrre una grande quantità di energia senza emettere gas serra dannosi per il pianeta. La tecnologia ha fatto molta strada negli ultimi anni (e ha fatto passi da gigante fin dalle sue prime fasi nel 19° secolo), ma l’efficienza di un pannello solare medio è ancora in media intorno al 15-20%. Ciò significa che circa l’80-85% dell’energia grezza irradiata dalla nostra stella preferita viene persa. Per non parlare del fatto che le celle solari al silicio, che sono la tecnologia fotovoltaica più comunemente utilizzata, hanno un limite teorico di efficienza pari a circa il 29%.

Gli scienziati stanno cercando di risolvere questo problema da anni. Un team della NREL ha realizzato un pannello con un'efficienza del 47%, ma sfortunatamente il modello è un po' troppo costoso per l'uso tradizionale. Tuttavia, come descritto in due articoli separati pubblicati su Science il 6 luglio, due diversi team di ricercatori hanno trovato un modo per dare ai pannelli solari in silicio la spinta tanto necessaria: la perovskite.

Secondo l'Università di Washington, la perovskite è un minerale che ha la stessa struttura cristallina dell'ossido di calcio e titanio, ma può essere costituito da diversi elementi per scopi diversi. Costituiscono anche un semiconduttore piuttosto solido per i pannelli solari con un'efficienza record di laboratorio pari al 25,2%.

I due team hanno accoppiato la perovskite con il silicio per creare una cella solare tandem. Queste tecnologie non sono necessariamente nuove: la prima è stata sviluppata nel 2009 e un team di Hong Kong è riuscito a portare l’efficienza fino a circa il 25% nel 2016. Ma ora gli scienziati stanno arrivando ancora più in alto.

In uno studio, Xin Yu Chin dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne e il suo team hanno utilizzato una cella superiore in perovskite e una cella inferiore in silicio, aggiungendo additivi di acido fosfonico durante la lavorazione delle celle. La loro cella ha raggiunto un’efficienza del 31%.

L'altro team, guidato da Silvia Mariotti dell'Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, ha utilizzato un liquido ionico chiamato ioduro di piperazinio per migliorare la propria cella solare tandem, ottenendo un tasso di efficienza fino al 32,5%.

“Il superamento di questa soglia fornisce la fiducia che i fotovoltaici ad alte prestazioni e a basso costo possano essere immessi sul mercato”, hanno scritto i ricercatori di scienza dei materiali Stefaan de Wolf ed Erkan Aydin, che non sono stati coinvolti nella ricerca, in un articolo correlato pubblicato su Science. .

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La concorrenza si sta riscaldando anche al di fuori dell’Europa: de Wolf, professore alla King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita, afferma che il suo team ha raggiunto un’efficienza del 33,7% in un test inedito su celle tandem all’inizio di quest’anno. LONGi, una società cinese che produce la maggior parte dei pannelli solari del mondo, ha annunciato il mese scorso lo sviluppo di un pannello solare tandem con un'efficienza di 33,5.

Per quanto emozionante sia tutto questo, è ancora solo l'inizio. Abbiamo bisogno di molta più energia pulita per ridurre le emissioni di gas serra e mantenere il pianeta vivibile.