In molti si chiedono il perché la tecnologia dei pannelli solari non sia ancora presente su tutti i tetti delle nostre case o perché i governi non decidono di produrre il loro intero fabbisogno di energia tramite i moduli fotovoltaici.
La questione è molto semplice: i loro rendimenti sono piuttosto bassi. Attualmente il materiale più utilizzato per la fabbricazione delle celle FV è il silicio policristallino.
Un bilancio energetico di un pannello costruito con questo materiale ci dice che, se prendiamo come 100 l’energia solare incidente sul modulo, al netto delle varie perdite (riflessione e ombreggiamento, fotoni con energie troppo basse o troppo alte, perdite nei circuiti elettrici), solo il 13% dell’energia primaria viene convertita in energia elettrica.
I costi ancora alti, dovuti alla relativa scarsità del silicio e alle difficoltà di lavorazione si queso materiale, non permettono un’espansione capillare della tecnologia.
Da qualche tempo a questa parte, un nuovo materiale che non si pensava si sarebbe potuto usare per costruire dei pannelli solari, è sotto osservazione e lo si sta sperimentando con risultati sempre migliori: la perovskite.
Scoperto ufficialmente per la prima volta nel 1840, da un esploratore russo, è un materiale composto da cristalli opachi cubici, formato da ossidi di calcio e titanio che realizzano una struttura che può contenere diversi altri materiali al suo interno, variando conseguentemente le sue proprietà fisiche.
La sua funzionalità risiede principalmente nelle ottime capacità che ha di assorbire la luce: le cariche generate dalla luce attratta dal pannello, possono viaggiare all’interno dello stesso per alcuni micrometri e restare all’interno della cella un tempo tale da consentire un maggior accumulo di energia.
Grazie a questo semiconduttore, sarà probabilmente possibile creare delle celle che hanno un’efficienza maggiore di quelle attuali (che come abbiamo visto è intorno al 15%).
Inoltre i costi di fabbricazione sarebbero molto più bassi rispetto all’uso del silicio, perché ce n’è in abbondanza e i metodi di lavorazioni sono più semplici (avviene a basse temperature). Lo spessore di un pannello in perovskite è 180 volte minore rispetto a uno in silicio, un risparmio enorme in termini di materiale utilizzato.
L’energia così prodotta, sempre che si arrivi al limite superiore di rendimento, potrebbe effettivamente competere sotto tutti i punti di vista con l’energia prodotta dalle fonti fossili.
Dalla Corea, tra l’altro, arrivano recenti notizie entusiasmanti sulla perovskite. Al politecnico sudcoreano Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), il team di ricercatori guidato da dal prof. Sang-Il Seok ha pubblicato un’interessante ricerca sul periodico Science riguardo i progressi nell’uso di questo materiale.
La flessibilità e la trasparenza, che hanno reso la perovskite così importante nell’ambito della produzione di energia elettrica, potrebbero presto essere applicate per produrre dei pannelli da applicare come finestre per le abitazioni o come schermi per i cellulari!
L’innovazione del team di ricerca coreano riguarda il processo di fabbricazione, che si è svolto a circa 200 gradi, contro i 900 gradi a cui si arrivava nelle lavorazioni precedenti.
Il problema delle celle prodotte precedentemente era la fotostabilità e cioè il mantenimento delle prestazioni solari nel tempo.
La degradazione delle celle esposte alla luce solare, alle intemperie e al calore era molto rapida, il che abbassava di molto l’efficienza in pochi giorni (quando invece i pannelli in silicio garantiscono una produttività quasi costante per almeno 10 anni).
Per combattere questo problema si è pensato allora di applicare degli strati protettivi (che abbassano però i rendimenti) e utilizzare dei nano-tubi di carbonio come elettrodi (che alzano i rendimenti rispetto agli elettrodi tradizionali).
La cella così ottenuta, oltre ad un’alta efficienza, presentava anche una resistenza invidiabile, conservando il 93% della sua efficienza dopo oltre 1000 ore di esposizione ai raggi solari.
Con le continue innovazioni che il campo relativo alla produzione di pannelli solari in perovskite sta compiendo e con i risultanti che si stanno raggiungendo, non vedo improbabile che entro il 2020 vedremo finalmente le nostre città finalmente “invase” dai moduli fotovoltaici!
