Il “tandem” per un fotovoltaico efficiente

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Il “tandem” per un fotovoltaico efficiente Una ricerca made in Italy propone celle solari più performanti

L’ economia green è necessaria per proseguire sulla roadmap della decarbonizzazione. Nel caso del fotovoltaico, secondo l’ultimo rapporto statistico del Gse (la società per azioni controllata dal Ministero dell’Economia che gestisce parte del settore energetico rinnovabile nel nostro Pese), nella nostra Penisola c’è stata una produzione del solare nel 2018 superiore a 22 GWh, circa il 7% del consumo interno di elettricità. A livello regionale, la Puglia continua a essere sul gradino più alto del podio, con quasi 3.5 GWh della produzione. Seguono Lombardia (2.252 GWh) ed Emilia-Romagna (2.187 GWh).

Al 31 dicembre 2018 risultano installati in Italia 822.301 impianti fotovoltaici, per una potenza complessiva pari a 20.108 MW. Gli impianti di piccola taglia (potenza inferiore o uguale a 20 kW) costituiscono il 90% circa del totale in termini di numero e il 21% in termini di potenza; la taglia media degli impianti è pari a 24,5 kW. Sempre nel 2018, sono stati installati circa 48.000 impianti (in grande maggioranza di potenza inferiore ai 20 kW) per una potenza installata complessiva di circa 440 MW. Alla fine dell’anno risultano in esercizio 20.108 MW (+2,2% rispetto al 2017), che nel corso dell’anno hanno generato 22.654 GWh (-7% rispetto al 2017, principalmente a causa di peggiori condizioni di irraggiamento).

A livello europeo, l’Italia tra i paesi più produttivi, ma con un trend molto più “tranquillo” rispetto ad alcuni anni fa. Affinché si investa sempre di più nell’energia verde, è indispensabile che le nuove tecnologie rendano sempre più performanti i generatori di elettricità.

Tra le novità a cui si sta lavorando, c’è un’innovativa cella solare “tandem” in perovskite e silicio con un’efficienza record superiore al 26%. A metterla a punto è stato un gruppo tutto italiano composto da ricercatori Enea del Laboratorio di Tecnologie Fotovoltaiche, Università di Roma “Tor Vergata” (con il centro CHOSE), l’IIT - Istituto Italiano di Tecnologia (con Graphene Labs e il suo spin-off BeDimensional). I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Joule.

La cella sviluppata è composta da due celle solari accoppiate meccanicamente una sull’altra in modo da lavorare in tandem. La cella frontale, a base di perovskite, opportunamente dimensionata, converte bene la luce blu e verde dello spettro solare, lasciando passare la luce solare rossa ed infrarossa verso la cella posteriore realizzata in silicio.

«La combinazione dei due materiali massimizza l’assorbimento dei raggi solari e produce un’elevata foto-tensione, pari alla somma delle tensioni generate dalle due singole celle, producendo in questo modo una maggiore efficienza rispetto ad una singola cella solare», sottolinea Mario Tucci, responsabile del Laboratorio Tecnologie Fotovoltaiche dell’Enea.

Due elementi chiave nella realizzazione della cella tandem hanno permesso di ottenere alta efficienza: il grafene ha migliorato le prestazioni nella cella in perovskite, mentre l’eterogiunzione con film amorfi nella cella posteriore in silicio ha consentito di aumentarne la tensione. Finora è stata ottenuta l’efficienza record del 26,3%, ma l’obiettivo è di superare il 30%.

Grazie alla tecnica messa a punto dai ricercatori italiani nella struttura tandem delle celle, è possibile conservare i vantaggi delle singole tecniche di fabbricazione, combinando la semplicità di realizzazione di film sottili in perovskite mediante “solution process” con la produzione di celle in silicio ad eterogiunzione. (F. F.) In Italia (dati 2018) ci sono 822.301 impianti fotovoltaici, per una potenza pari a 20.108 MW