Diverse attività di ricerca e sviluppo per realizzare celle solari più efficienti si stanno concentrando sulla perovskite, un materiale molto promettente ma con qualche problema da risolvere.

Di recente abbiamo parlato dei test eseguiti dagli scienziati del Berkeley Lab, in California, attraverso un microscopio atomico. Ciò ha permesso di svelare la struttura cristallina del minerale, con micro-sfaccettature che hanno diverse capacità di assorbire la luce solare (vedi QualEnergia.it).

Così, secondo il gruppo di studiosi americani, si potrebbe aumentare notevolmente l’efficienza complessiva delle celle di perovskite, se si riuscisse a creare uno strato di materiale in cui siano prevalenti le sfaccettature “buone”, quelle che convertono la radiazione solare in energia al massimo livello teorico raggiungibile, pari al 31% circa.

Negli ultimi anni, la ricerca ha compiuto grandi passi avanti: l’efficienza di conversione energetica di queste celle era del 3% appena nel 2009, mentre ora si attesta al 20-22% circa, grazie anche agli esperimenti condotti dal Politecnico di Losanna.

Un nuovo studio coreano ha esaminato un classico punto debole della perovskite, la sua scarsa resistenza all’acqua e alle intemperie. In caso di pioggia o con elevata umidità, infatti, le celle solari che utilizzano questo materiale semiconduttore perdono rapidamente stabilità e le prestazioni peggiorano in modo marcato, rispetto alle condizioni atmosferiche ottimali.

Il team coreano, guidato da Taiho Park della Pohang University of Science and Technology (POSTECH), è riuscito a sviluppare un sistema per migliorare la tolleranza all’acqua della perovskite. Semplificando un po’ il ragionamento, gli scienziati hanno sintetizzato un polimero conduttore idrofobico senza additivi di alcun tipo.

Questo polimero, da un lato, facilita e incrementa la mobilità degli elettroni, dall’altro forma un’efficace barriera contro gli agenti atmosferici, proteggendo così la perovskite ed evitando che entri in contatto diretto con l’aria.

Questi risultati erano impensabili con gli speciali additivi comunemente impiegati finora, perché questi hanno alcuni difetti. Ad esempio, assorbono troppa umidità o formano sottili strati idrofili che si dissolvono quando si bagnano.

Park e i suoi colleghi hanno dimostrato che le celle solari con il nuovo polimero hanno raggiunto un’efficienza del 17,3% con umidità ambientale del 75% per un periodo di 1.400 ore, cioè quasi due mesi.

Secondo Park, la perovskite può diventare una soluzione sempre più appetibile per le applicazioni fotovoltaiche. Ricordiamo che questo materiale è più semplice da utilizzare e molto meno costoso del silicio, quindi una volta risolti i problemi di efficienza e stabilità si potrà pensare a fabbricare e commercializzare celle solari di perovskite su vasta scala.