By Venetia 
Le celle solari tandem a perovskite-silicio stanno rivoluzionando il campo delle energie rinnovabili, con rendimenti di conversione che raggiungono livelli straordinari. In questo contesto, il lavoro di Silvia Mariotti si distingue per la sua importanza scientifica e il suo impatto sull’industria.
Recentemente, un team di ricercatori del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ha fatto notizia con un nuovo record di efficienza per le celle solari tandem, raggiungendo il 32.5% di conversione della luce solare in energia elettrica. Questo risultato è stato reso possibile grazie a una sinergia tra esperti di celle solari a perovskite e tecnologie di giunzione di silicio, come evidenziato dal professor Steve Albrecht, che guida il gruppo di ricerca sulle celle tandem a perovskite.
Il team ha utilizzato un composto di perovskite migliorato e una modifica della superficie con una nuova molecola di ioduro di piperazinio, sviluppata proprio da Silvia Mariotti e dal suo collega Dr. Eike Köhnen. Questa innovazione ha ridotto notevolmente la ricombinazione delle cariche, un fattore critico che limita l’efficienza delle celle solari.
Grazie a tecniche di misurazione specializzate, i ricercatori hanno potuto analizzare i processi fondamentali alle interfacce e negli strati delle celle tandem, ottimizzandoli ulteriormente sulla base di una comprensione più approfondita. Le nuove scoperte sono state integrate nelle celle solari, apportando modifiche anche all’elettrodo superiore per migliorare le prestazioni ottiche.
Non solo HZB ha stabilito record di efficienza, ma le recenti scoperte nel campo hanno visto anche un coinvolgimento di vari istituti di ricerca e aziende fotovoltaiche di tutto il mondo. Ad esempio, un gruppo dell’Università di Potsdam ha condotto misurazioni avanzate delle celle singole e tandem, mentre nuovi composti per la modifica della superficie sono stati sintetizzati in Spagna. La collaborazione internazionale ha reso possibile il raggiungimento di valori massimi per la fotovoltaticità e la corrente fotonica.
Nel corso degli ultimi anni, l’interesse per le celle solari a perovskite è cresciuto esponenzialmente. Dalla fine del 2021, i team di HZB hanno raggiunto un valore record vicino al 30% (29.8%) per le celle tandem a silicio e perovskite. Questa innovazione è stata ulteriormente migliorata nel 2022, quando l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ha annunciato una cella tandem certificata con un’efficienza del 31.3%.
Ma il primato è tornato a HZB a dicembre 2022, con il 32.5%, fino a quando il laboratorio di fotovoltaico KAUST in Arabia Saudita ha superato questo risultato, raggiungendo il 33.2% e successivamente il 33.7% nel maggio 2023. Questi sviluppi testimoniano la competitività nel settore della ricerca sulle celle solari, con molti gruppi che si sfidano per raggiungere nuove vette di efficienza.
Albrecht ha commentato l’importanza di questi progressi, affermando che rappresentano una speranza concreta per una fornitura energetica sostenibile nella lotta contro i cambiamenti climatici. La produzione su larga scala e industriale di celle tandem a perovskite-silicio è ora una possibilità realistica e a basso costo.
In aggiunta, il direttore scientifico di HZB, il professor Bernd Rech, ha sottolineato come l’efficienza delle celle tandem a silicio e perovskite ora compete con quella di semiconduttori III/V, notoriamente costosi. Le tecnologie per la produzione di tali celle sono già disponibili, ed è ora essenziale migliorare ulteriormente la stabilità delle celle in condizioni esterne.
Il lavoro di Silvia Mariotti e del suo team ha giocato un ruolo cruciale in questo progresso, contribuendo a un’innovazione che potrebbe trasformare il panorama delle energie rinnovabili nei prossimi anni. Le sue ricerche non solo hanno portato a risultati tangibili nel campo della fisica e della chimica dei materiali, ma hanno anche aperto la strada per future applicazioni commerciali delle tecnologie solari.
Per coloro che sono interessati ad approfondire l’argomento, si consiglia di leggere l’articolo completo su Record-breaking tandem solar cell now with precise scientific explanations.