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Celle solari, sottili, efficienti e indossabili grazie alla perovskite

città: Milano - pubblicato il: - ultima modifica: 8 febbraio 2018
celle solari
Immagine a scopo illustrativo di una cella fotovoltaica flessibile polimerica prodotta e concessa da Ribes Tech s.r.l.

Uno studio del Politecnico di Milano, in collaborazione con l’Università di Cambridge, ha permesso di studiare celle solari fotovoltaiche realizzate con un materiale chiamato perovskite, che consente di realizzare celle mille volte più sottili di quelle al silicio, rendendole quindi molto flessibili e potenzialmente più efficienti.

Il gruppo di lavoro guidato dal professor Richard Friend ha condotto gli studi in questo campo presso la facility europea CUSBO del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, parte del network Laserlab-Europe.

Con questo materiale sarà quindi possibile avere celle solari così sottili ed efficienti da poter essere inserite in tende o indumenti.

Celle solari sottili ed efficienti

Quando la luce solare colpisce una cella fotovoltaica, le particelle di luce (o fotoni), vengono convertite in elettroni. I ricercatori hanno misurato per quanto tempo gli elettroni prodotti mantengono i loro più alti livelli di energia (elettroni caldi) prima di scontrarsi e perderla.

Dopo che la luce è stata inizialmente assorbita dalla cella lo studio ha rivelato che gli eventi di collisione fra elettroni iniziano a verificarsi tra 10 e 100 milionesimi di miliardesimo di secondo (femtosecondi). Per massimizzare l’efficienza energetica, gli elettroni caldi devono essere raccolti entro questo brevissimo intervallo di tempo.

Ciò è reso possibile dalle celle solari di perovskite perché sono talmente sottili che la distanza da percorrere per gli elettroni caldi è molto breve, portando il tasso di efficienza energetica al 30% (massima efficienza energetica che le celle solari possono realisticamente raggiungere).

I ricercatori si sono avvalsi del metodo sperimentale di spettroscopia ultrabreve, sviluppato presso CUSBO dal team del professor Giulio Cerullo del Politecnico di Milano. Il metodo consiste nel simulare la luce solare illuminando con impulsi ultrabrevi di luce laser campioni di celle solari di perovskite di ioduro di piombo e nel misurare quanta luce viene assorbita dal campione da un impulso sonda ritardato nel tempo.

Una volta che gli elettroni si sono scontrati e rallentando hanno iniziato a occupare spazio nella cella campione, la quantità di luce assorbita sarà cambiata. Il tempo necessario perché cambi la luce assorbita dentro al campione di perovskite è stato utilizzato dai ricercatori per stabilire il tempo entro il quale si può estrarre gli elettroni ancora caldi e quindi ottenere la massima efficienza energetica dalla cella.