Le celle solari tandem perovskite/silicio rappresentano una delle frontiere più promettenti del fotovoltaico, ma fino a oggi due ostacoli ne hanno rallentato la diffusione su larga scala: migliorare l’efficienza di conversione e rendere i processi produttivi realmente scalabili a livello industriale. Sul primo fronte le cose vanno piuttosto bene, con record che vengono aggiornati di continuo e che ormai sfiorano il 35%. Sul secondo, invece, si attendevano risultati concreti. E quei risultati, a quanto pare, stanno finalmente arrivando.
Un gruppo di ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology e dell’Università di Valencia ha messo a punto un processo che consente di depositare strati di perovskite sul silicio in modo uniforme, risolvendo uno dei nodi tecnici più critici per portare le celle solari tandem dalla fase sperimentale a quella della produzione di massa. Per capire perché questo passaggio è così importante, vale la pena fare un passo indietro e guardare come funzionano queste celle.
Come funzionano e perché l’uniformità dello strato conta così tanto
Le celle solari tandem sono composte da due strati sovrapposti. Quello superiore, in perovskite, assorbe la luce a lunghezza d’onda corta. Quello inferiore, in silicio, cattura invece la lunghezza d’onda più lunga. Questa combinazione permette di convertire una porzione maggiore della luce solare in elettricità rispetto alle tradizionali celle in solo silicio. Il punto delicato, però, è che per ottenere prestazioni ottimali lo strato di perovskite deve essere applicato in maniera perfettamente uniforme su tutta la superficie. Ed è esattamente qui che entra in gioco la tecnica sviluppata dal team internazionale.
Il processo si basa sulla cosiddetta Close-Space Sublimation (CSS, sublimazione a spazi ravvicinati) e avviene sottovuoto. In pratica, il materiale di partenza, la perovskite, viene posizionato a pochissimi millimetri dalla cella di silicio all’interno di una camera a vuoto. Attraverso la sublimazione, la perovskite passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso, e i vapori generati si depositano sulla superficie del silicio formando uno strato omogeneo. Un dettaglio non trascurabile: nella fase sperimentale, l’intero processo ha richiesto appena una decina di minuti.
I test confermano: funziona su più tipi di superfici
Per verificare che il metodo fosse davvero adatto alla scalabilità industriale, i ricercatori hanno testato la tecnica CSS su tre diverse tipologie di subcelle di silicio: lisce, nanostrutturate e microstrutturate. Le analisi condotte tramite raggi X e microscopia elettronica a scansione hanno confermato l’uniformità della copertura in tutti e tre gli scenari, con livelli di efficienza molto ravvicinati tra loro: 23,5% sulle celle lisce, 23,7% sulle nanostrutturate e 24,3% sulle microstrutturate.
Come spiegato da Henk Bolink dell’Università di Valencia, l’uniformità degli strati ottenuta con la sublimazione a spazi ravvicinati anche su celle di silicio strutturate “rende questo approccio rilevante per l’uso pratico”. Un’affermazione che pesa, perché significa che le celle solari tandem perovskite/silicio non sono più soltanto una promessa da laboratorio: la tecnologia per portarle nella produzione reale esiste, ed è stata dimostrata su superfici diverse, con risultati coerenti e riproducibili.
