Della possibilità di aumentare l’efficienza delle celle fotovoltaiche si parla da ormai da quindici anni a questa parte. Anche il recente rapporto sull’innovazione nell’energia di I-Com sottolinea come una parte considerevole dei brevetti nel settore sia rivolta proprio a questo scopo. L’obiettivo è chiaro: individuale materiali alternativi al silicio, che consentano di aumentare la quantità di radiazione solare convertita in elettricità. Un’alternativa da tempo nel mirino di ricercatori di tutto il mondo è rappresentata dalla perovskite, che è caratterizzata da bassi costi di produzione un’elevata efficienza di conversione, simile alle celle solari in silicio monocristallino di ultima generazione, che possono convertire circa il 26% dell’energia solare in elettricità. Un metodo che ora ha conosciuto una sperimentazione concreta: un parco solare di 4,5 metri quadrati ad Heraklion, sull’isola di Creta, realizzato con pannelli fotovoltaici di terza generazione basati su nuovi materiali, quali perovskite e grafene e altri materiali bidimensionali, è stato costruito dai ricercatori italiani dell’Università di Roma Tor Vergata, della start-up BeDimensional S.p.A., Greatcell Solar Italia SRL, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISM) e dell’Università di Siena, insieme all’Università ellenica del Mediterraneo.
I test eseguiti sui nuovi pannelli hanno dimostrato che i nuovi materiali sono vantaggiosi in termini di prestazioni e di impatto ambientale, tanto che la fase di commercializzazione di questa tecnologia fotovoltaica potrebbe non essere lontana. In particolare, i ricercatori hanno misurato le prestazioni e la stabilità del parco solare per 9 mesi dopo la sua installazione, dimostrando che la potenza generata è in grado di alimentare l’attrezzatura di laboratorio. Se messo in collegamento con la rete elettrica, il parco solare potrebbe iniettare nel sistema un’energia pari 546 kWh, supportando così i consumi della popolazione in modo sostenibile. I ricercatori hanno anche confrontato i nuovi pannelli di perovskite/grafene con le tecnologie presenti in commercio al variare della temperatura, osservando che i nuovi pannelli hanno una caduta di tensione a circuito aperto inferiore rispetto a quelli in silicio anche quando le temperature raggiungono i 70 °C. Si tratta di una caratteristica promettente, che può consentire la realizzazione di sistemi fotovoltaici con efficienza di conversione elevate per applicazioni esterne soprattutto in vista del loro utilizzo nei paesi caldi.
“Siamo stati in grado di dimostrare che l’uso di materiali bidimensionali come il grafene è importante per modulare le proprietà delle celle solari a perovskite non solo nei test di laboratorio ma anche su pannelli di ampia area in condizioni reali, aumentando così la maturità di questa tecnologia” afferma Aldo di Carlo, Direttore dell’Istituto di Struttura della Materia del CNR e Deputy del Work Package “Energy Generation” della Graphene Flagship. Il parco solare nasce nell’ambito delle attività di trasferimento tecnologico dell’iniziativa europea Graphene Flagship, volte a testare nuovi dispositivi a base di grafene e altri materiali bidimensionali in applicazioni concrete. “Il miglioramento dell’efficienza e della stabilità dei pannelli solari in perovskite con grafene e altri materiali bidimensionali rappresenta un risultato cardine nel percorso di innovazione tecnologica che la Graphene Flagship sta proponendo a livello Europeo e Mondiale”, ha aggiunto Francesco Bonaccorso, cofondatore e Direttore Scientifico della start-up Bedimensional, visiting scientist dell’IIT e Deputy del Work Package “Innovation” della Graphene Flagship.
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