Le celle solari alla perovskite superano i limiti dell'efficienza. Sfruttare il loro potenziale sarà impegnativo.

La tecnologia solare emergente promette di ridurre i costi energetici per la transizione degli Stati Uniti e dell’Europa verso le energie rinnovabili, ma rimangono ostacoli ad un’adozione diffusa.

La scorsa settimana il produttore di celle solari Oxford PV ha dichiarato che la sua fabbrica ha stabilito un record per una cella solare di dimensioni commerciali che ha convertito il 28,6% della luce solare in elettricità, rispetto alle celle convenzionali che offrono fino al 24%. Lo stesso giorno, il gigante solare cinese LONGi ha dichiarato di aver raggiunto un tasso di conversione del 31,8% su una cella delle dimensioni di una ricerca. Una maggiore efficienza, misurata dal numero di fotoni del Sole trasformati in watt, riduce il costo di generazione dell’energia solare.

Spinoff dell'Università di Oxford, Oxford PV è una delle numerose società solari occidentali, tra cui Evolar e Saule Technologies acquisite da First Solar, che stanno promuovendo progressi in termini di efficienza grazie a minerali cristallini chiamati perovskiti che possono migliorare l'efficienza del silicio presente nei pannelli odierni. La tecnologia di Oxford PV, che non ha raggiunto una scala commerciale, applica un sottile strato di perovskiti su una cella solare in silicio prima di assemblarla in un pannello. In teoria, queste cosiddette celle tandem potrebbero raggiungere un'efficienza del 43% contro il limite del 29% imposto dal silicio.

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"Il silicio ha raggiunto un muro", ha affermato Chris Case, Chief Technology Officer di Oxford PV. "Questo materiale di perovskite ha fatto in un decennio ciò che il silicio ha impiegato da due a tre decenni per fare."

Nel suo stabilimento di Brandeburgo, in Germania, Oxford PV ha dichiarato di produrre celle con un'efficienza media del 27% e di aspettarsi un miglioramento dell'efficienza di circa 1 punto percentuale all'anno. La fabbrica è piccola, con una capacità annua di 100 megawatt, ma può essere ampliata e Oxford PV ha l’ambizione di aumentare la produzione nel 2024. Sta lavorando con i produttori di pannelli per ottenere certificazioni di settore in modo da poter iniziare le vendite l’anno prossimo.

I pannelli solari in perovskite potrebbero raggiungere la commercializzazione in questo decennio grazie ad un’espansione degli investimenti solari stimolati dagli aiuti governativi degli Stati Uniti e dell’Europa, dicono gli analisti solari. Pannelli più efficienti faciliterebbero la transizione del mondo verso le energie rinnovabili perché necessitano di meno spazio sul tetto e sul terreno per fornire elettricità. Entro il 2030, secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia, il pianeta dovrà avere più di 5.000 gigawatt di capacità solare per essere sulla buona strada per raggiungere l’azzeramento delle emissioni nette di gas serra entro il 2050, rispetto ai circa 885 gigawatt del 2021.

I progressi nella tecnologia solare stanno arrivando mentre gli Stati Uniti e l’Europa lavorano per rafforzare la capacità produttiva per ridurre la dipendenza dalla Cina, che fornisce la maggior parte dei pannelli mondiali. Secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia, la Cina domina oltre l’80% della produzione mondiale di pannelli solari. La Cina ha consolidato la sua posizione soprattutto grazie ai tempestivi investimenti pubblici, ad una strategia orientata all’export e al basso costo della manodopera.

I pannelli solari in perovskite potrebbero adattarsi bene alla produzione che le nazioni occidentali stanno sviluppando per espandere le energie rinnovabili, dicono gli analisti solari, ma avvertono che nuovi tipi di tecnologia solare sono andati e venuti in passato. Nonostante i pannelli di perovskite abbiano un costo iniziale di produzione più elevato, possono attrarre i clienti offrendo un prezzo inferiore per l’energia e richiedendo meno spazio.

"Sarà difficile per gli Stati Uniti o l'Europa competere con le aziende con sede in Cina esclusivamente sui costi, quindi un prodotto che offra prestazioni premium a un costo più elevato potrebbe adattarsi bene", ha affermato Martin Green, professore di ingegneria presso l'Università del New South. Galles.

Tuttavia, ha affermato che la Cina sta lavorando sulla stessa tecnologia e le preoccupazioni sulla durabilità della perovskite ne hanno impedito il decollo. I produttori di perovskite devono dimostrare che i pannelli dureranno dai 25 ai 30 anni, che è lo standard del settore. I test hanno dimostrato che le cellule si degradano rapidamente nel giro di pochi mesi, ha detto Green.

In risposta, Case di Oxford PV ha affermato che l'azienda ha progettato le sue celle per raggiungere o superare una durata di 25 anni, dimostrata studiando moduli a grandezza naturale in ambienti esterni per più di tre anni e test che prevedono la stabilità a lungo termine. In attesa della certificazione, ha affermato che la società ha condiviso i dati durante conferenze di settore e sta lavorando con l'Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE per sviluppare test per la tecnologia tandem perché non esiste uno standard industriale concordato.