Le celle solari al silicio-calcio-titanio cambieranno completamente l'efficienza della produzione di energia
Le celle solari al silicio calcio titanio cambieranno completamente l’efficienza della generazione di energiaE
Le celle solari tradizionali basate su composti semiconduttori di silicio hanno un'efficienza massima teorica del 29% nel convertire la luce solare in energia elettrica. Tuttavia, unendo il secondo strato di perovskite allo strato di silicio di base, le celle solari potrebbero superare questa soglia di efficienza nel prossimo futuro.
La perovskite è un tipo di composto con la stessa struttura cristallina del minerale di ossido di calcio e titanio. Questo materiale altamente flessibile può essere utilizzato per varie applicazioni, tra cui macchine a ultrasuoni, chip di stoccaggio e celle solari per la produzione di energia. Ricerche recenti mostrano che la perovskite può essere a"arma segreta"promuovere l’efficienza della produzione di energia del settore delle celle solari a un nuovo livello.
L’attuale tecnologia delle celle solari si sta rapidamente avvicinando al suo massimo livello di efficienza, ma non raggiunge ancora il livello richiesto per l’energia solare come importante fattore mitigante nella lotta al riscaldamento globale. Gli scienziati hanno affermato che l’efficienza deve superare il 30% e il tasso di installazione di nuovi pannelli solari deve essere dieci volte superiore all’attuale livello di adozione.
Aggiungendo un ulteriore strato di ossido di calcio e titanio (entrambi con proprietà semiconduttori) su un substrato di silicio, è possibile aumentare l'energia catturata dalla luce solare. Lo strato di silicio cattura gli elettroni della luce rossa, mentre lo strato di calcio e titanio cattura la luce blu. Il miglioramento della capacità di assorbimento dell’energia porterà ad una diminuzione del prezzo complessivo dell’energia solare, accelerando così la diffusione e l’adozione dei pannelli solari.
Gli scienziati hanno dedicato diversi anni allo sviluppo di un’efficiente tecnologia per celle solari al silicio calcio titanio e il 2023 sembra segnare un’importante pietra miliare in questo campo. I recenti progressi della ricerca hanno migliorato con successo l'efficienza delle batterie della serie silicio perovskite a oltre il 30%. Il ritmo del progresso è così rapido che questa tecnologia presto mostrerà le sue funzionalità avanzate nei prodotti commerciali.
Stefaan De Wolf, professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita, ritiene che nel 2023 il campo della tecnologia delle celle solari porterà progressi significativi. Il team di De Wolf ha raggiunto un livello di efficienza del 33,7% nelle celle solari in silicio perovskite, ma i dettagli del loro lavoro devono ancora essere pubblicati su riviste scientifiche.Un altro gruppo di ricerca guidato da Steve Albrecht del Centro Helmholtz di Berlino per i materiali e l'energia in Germania ha recentemente pubblicato uno studio su una batteria di silicio perovskite collegata in serie che può raggiungere un'efficienza di conversione di potenza fino al 32,5%. Il terzo gruppo guidato da Xin Yu Chin dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne di Losanna, in Svizzera, ha dimostrato che l'efficienza della batteria di serie raggiunge il 31,25%, con"il potenziale di alta efficienza e bassi costi di produzione".
De Wolf ha affermato che il superamento della soglia energetica del 30% aumenterà la fiducia delle persone in questo"la produzione di energia fotovoltaica ad alte prestazioni e a basso costo può essere immessa sul mercato". Entro il 2022, la capacità di generazione di energia solare raggiungerà 1,2 terawatt (TW) e dovrà aumentare fino ad almeno 75 TW entro il 2050 per alleviare la situazione più catastrofica causata dal riscaldamento globale e dalle emissioni di gas serra.