La competizione per introdurre sul mercato la nuova generazione di pannelli solari in perovskite è in piena attività a livello internazionale. Aziende leader come Swift Solar e Oxford PV stanno guidando lo sviluppo di queste tecnologie all’avanguardia. Le celle solari in perovskite si distinguono per la loro elevata efficienza, superando il 33% in condizioni di laboratorio. Nonostante le sfide iniziali legate alla stabilità delle perovskiti, recenti progressi hanno significativamente migliorato questa aspetto.
Celle Solari a Base di Perovskite: Queste celle utilizzano un materiale specifico, la perovskite, come strato semiconduttore attivo. Le perovskiti sono un gruppo di materiali che hanno una struttura cristallina particolare e sono apprezzate per la loro alta efficienza nella conversione della luce in elettricità, per la loro relativa facilità e basso costo di produzione, e per la possibilità di essere stampate su vari substrati. Tuttavia, hanno problemi di stabilità e durabilità che sono oggetto di intensa ricerca
Le aziende stanno investendo considerevoli risorse nelle linee di produzione pilota di questa tecnologia. Oxford PV, ad esempio, prevede di lanciare sul mercato i primi moduli in perovskite con un’efficienza del 28,6% entro quest’anno. Parallelamente, la società coreana Hanwha Q Cells sta investendo 100 milioni di dollari in una linea pilota dedicata. Questi sviluppi rappresentano un passo fondamentale nella lotta contro il cambiamento climatico, proponendo soluzioni più efficienti e convenienti per la produzione di energia solare.
Le aziende sono convinte che il successo delle perovskiti dipenderà dall’integrazione con tecnologie solari già affermate, aumentando così la stabilità e la fiducia nel mercato. Barry Rand, professore di ingegneria elettrica e informatica all’Università di Princeton, sottolinea che l’ingresso principale delle perovskiti nel mercato sarà attraverso il silicio. Attualmente, oltre il 90% dei pannelli solari venduti globalmente sono in silicio cristallino, una tecnologia ben collaudata e conosciuta da progettisti e finanziatori.
L’aggiunta della perovskite a questi pannelli potrebbe offrire un vantaggio competitivo significativo nel settore. Jenny Chase, analista di energia solare presso BloombergNEF, afferma che un modulo solare più efficiente si tradurrebbe in maggiori profitti, grazie alla possibilità di produrlo a costi inferiori e venderlo a un prezzo premium per la sua alta efficienza.
Sfide e progressi sul Mercato del Fotovoltaico
Nonostante le prospettive promettenti, le perovskiti, composte da alogenuri metallici con una struttura cristallina unica, devono superare sfide rilevanti come l’incremento della durabilità e la produzione su larga scala. Reagiscono infatti con l’ossigeno nell’aria e possono degradarsi se esposte alla luce, un problema significativo per un prodotto solare.
Un team di ricercatori della Scuola di Ingegneria Energetica e Chimica dell’UNIST, guidato dai professori Sung-Yeon Jang, Jungki Ryu e Ji-Wook Jang, in collaborazione con il professor Sang Kyu Kwak dell’Università della Corea, ha fatto importanti progressi nella stabilità ed efficienza delle celle solari in perovskite. Il loro lavoro pionieristico non solo favorisce la commercializzazione delle celle solari alla perovskite (PSC), ma apre anche possibilità nella produzione di idrogeno verde.
Le PSC sono interessanti per la loro ridotta tossicità e la grande capacità di assorbimento della luce. Per superare le sfide legate alla presenza di posti vacanti ionici intrinseci nelle perovskiti, il gruppo di ricerca ha sviluppato un interstrato catodico chimicamente protettivo con perilene diimmide funzionalizzato con ammina (PDINN). Questo nuovo strato ha dimostrato di stabilizzare efficacemente i dispositivi fotovoltaici e fotoelettrochimici basati su perovskiti.
I risultati sono impressionanti: il dispositivo fotovoltaico ha raggiunto un’efficienza del 23,21%, mantenendo oltre l’81% dell’efficienza dopo 750 ore a 60 °C e oltre il 90% dopo 3100 ore a temperatura ambiente. Inoltre, i dispositivi PEC hanno mostrato un tasso di produzione di idrogeno solare senza precedenti. L’obiettivo è trasformare l’energia luminosa in elettrica e sviluppare metodi ecologici per produrre sostanze chimiche essenziali, come l’idrogeno.
Le celle solari PSC sono ampiamente considerate il prossimo passo del settore nel fotovoltaico grazie alla loro eccellente efficienza di conversione dell’energia.
Da quando è stato sviluppato il materiale assorbitore di perovskite agli alogenuri, è stato possibile sviluppare celle solari più efficienti. L’impianto di prova solare europeo ha verificato un’efficienza del 32,5% per le celle solari in perovskite/silicio. C’è stato un aumento nell’efficienza di conversione energetica dei dispositivi perovskite/Si, ma non è ancora così elevata come potrebbe essere.
La loro instabilità e difficoltà nella realizzazione su vasta area rappresentano sfide significative nella commercializzazione.
Potenziali Applicazioni delle Celle Solari in Perovskite
Applicazioni Residenziali e Commerciali
Le celle solari in perovskite potrebbero rivoluzionare il mercato del fotovoltaico residenziale e commerciale, fornendo moduli solari più efficienti e potenzialmente più economici. Secondo il World Energy Council, questa tecnologia potrebbe consentire la produzione di energia solare in aree con spazio limitato, come i tetti urbani.
Applicazioni Industriali e a Grande Scala
Per applicazioni industriali e impianti solari a grande scala, le celle in perovskite potrebbero fornire un notevole aumento dell’efficienza energetica, riducendo l’area necessaria per gli impianti e aumentando la produzione totale di energia.
Integrazione con Altre Tecnologie
Una possibile applicazione interessante è l’integrazione delle celle in perovskite con altre forme di tecnologia solare, come quelle basate sul silicio, per creare moduli ibridi che sfruttano i vantaggi di entrambi i materiali.
Prospettive Future nel Contesto della Transizione Energetica Globale
Transizione Verso Energie Rinnovabili
Le celle solari in perovskite sono considerate una delle tecnologie chiave nella transizione verso un mix energetico più sostenibile. Il loro potenziale di fornire energia solare ad alta efficienza e basso costo è in linea con gli obiettivi globali di riduzione delle emissioni di carbonio e lotta al cambiamento climatico, come delineato nell’Accordo di Parigi.
Ricerca e Sviluppo Continuo
La continua ricerca e sviluppo in questo campo è essenziale. Programmi come quelli promossi dall’Unione Europea, sotto il quadro di Horizon Europe, stanno investendo significativamente nel miglioramento delle tecnologie relative alle perovskiti, mirando a superare le attuali sfide tecniche e commerciali.
Potenziale di Mercato
A lungo termine, con l’ulteriore sviluppo e la stabilizzazione della tecnologia, le celle solari in perovskite hanno il potenziale di catturare una quota significativa del mercato del fotovoltaico, offrendo una soluzione più efficiente e potenzialmente più economica per l’energia solare.
In conclusione, le celle solari in perovskite rappresentano una promettente frontiera nella tecnologia del fotovoltaico. Sebbene ci siano sfide significative da superare, il loro potenziale impatto nella transizione energetica globale e la loro capacità di contribuire a un futuro energetico più sostenibile sono indiscutibili. La chiave del successo risiede nella ricerca continua, nell’innovazione e nell’adozione di strategie di mercato efficaci per superare le barriere tecniche ed economiche esistenti.
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