di MIT Technology Review
I pannelli solari sono praticamente sinonimo di silicio. Il materiale è attualmente utilizzato in circa il 95% dei pannelli in commercio. Tuttavia, le celle solari al silicio hanno una limitazione sulla quantità di energia solare che possono assorbire e la loro produzione è ancora relativamente costosa.
Per molti, i composti chiamati perovskiti hanno mostrato da tempo il potenziale come materiali solari che possono essere più economici, più leggeri e più efficienti. Tuttavia, nonostante l’entusiasmo e una raffica di startup per commercializzare la tecnologia, alcuni esperti avvertono che potrebbe passare ancora quasi un decennio prima che le celle solari a base di perovskite abbiano un impatto commerciale significativo, se mai lo avranno.
Mentre recenti studi sulle cellule di perovskite hanno mostrato progressi su parametri chiave come l’efficienza, la realtà è che i materiali sembrano ancora lontani dall’essere in grado di resistere alle condizioni del mondo reale.
“Nel complesso, penso che la comunità che segue la ricerca sulle perovskite nel suo insieme stia proiettando un’impressione fuorviante che queste cose stiano per essere commercializzate”, afferma Martin Green, ricercatore di materiali solari presso l’Università del New South Wales in Australia.
Le perovskiti sono una famiglia di materiali sintetici che sono efficienti nell’assorbire la luce solare e possono essere utilizzati per rivestire le superfici con relativa facilità, creando celle solari poco costose in grado di sfruttare l’energia solare e trasformarla in elettricità.
Mentre il silicio ha ottenuto risultati migliori sui parametri chiave utilizzati dai ricercatori per valutare i materiali solari, le perovskiti stanno recuperando rapidamente terreno, soprattutto quando si tratta di efficienza quando si pensa a quanta energia solare una cellula converte in elettricità. Sia il silicio che le perovskiti hanno recentemente registrato una performance record di oltre il 25%.
I rapidi progressi nel lavoro con le perovskiti hanno generato un grande afflusso di ricercatori che cercano di esplorare i materiali. Gli articoli scientifici hanno annunciato nuovi risultati e il finanziamento ha seguito l’esempio. Ad esempio, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti offre un premio per le startup alle società di perovskite.
Diverse startup, come Microquanta Semiconductor, Oxford PV e Saule Technologies, hanno raccolto milioni di fondi e hanno persino condotto progetti dimostrativi.
Ma nonostante il clamore, ci sono alcuni punti cruciali che rendono improbabile che i nostri tetti abbiano pannelli solari a base di perovskite nel prossimo futuro. Uno dei motivi principali è il fatto che sono molto fragili.
È vero che sono più resistenti di prima. Le perovskiti si sfaldavano nel breve tempo impiegato dai ricercatori per trasportare un campione appena fatto in giro per il laboratorio per i test. “Questo è cambiato circa un decennio fa”, afferma Joseph Berry, ricercatore di perovskite presso il National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti.
Tuttavia, la stabilità minerale rimane una sfida difficile.
In uno studio, pubblicato sulla rivista Science ad aprile, i ricercatori hanno scoperto un nuovo modo per costruire celle solari in perovskite con additivi che ne migliorano l’efficienza e la durata. Le celle hanno resistito a 1.500 ore di calore e umidità elevati in laboratorio.
Il problema è ripetere questi risultati nel mondo reale. I ricercatori hanno difficoltà a simulare queste stesse condizioni e il silicio ha fissato uno standard elevato, con molti produttori che garantiscono che i loro pannelli mantengano l’80% delle loro prestazioni per 30 o addirittura 40 anni.
Di recente, i ricercatori hanno condotto test sul campo e hanno scoperto che le cellule a base di perovskite hanno mantenuto oltre il 90% dei loro livelli di prestazioni iniziali dopo pochi mesi. Tuttavia, perdere solo quasi il 10% delle prestazioni in quel periodo di tempo non è di per sé una metrica sufficientemente buona.
Un altro problema è che questi test sono stati eseguiti utilizzando piccole cellule. L’aumento delle perovskiti e la produzione di celle più grandi che possono essere combinate per formare pannelli solari a grandezza naturale spesso porta a battute d’arresto in termini di efficienza e durata.
Queste sfide significano che l’egemonia della perovskite nei mercati dell’energia solare è più lontana o meno inevitabile come alcuni ricercatori affermano, afferma Green.
Il perfezionamento delle perovskiti con metodi come l’aggiunta di stabilizzanti e materiali che le proteggano dalle intemperie potrebbe consentire a queste celle solari di durare alcuni decenni in normali condizioni operative, afferma Letian Dou, ricercatore di perovskiti presso la Purdue University negli Stati Uniti. Ma prevede che passerà un decennio o più prima che le perovskiti facciano progressi commerciali significativi.
Nonostante le sfide, c’è una reale domanda di diversi tipi di celle solari. Soprattutto ora che la domanda di materiali solari sta esplodendo, afferma Jenny Chase, responsabile dell’analisi solare presso Bloomberg New Energy Finance.
Inoltre, le perovskiti non dovrebbero competere direttamente con il silicio, poiché possono essere utilizzate in celle combinate, dove uno strato di perovskite è posto sopra una cella di silicio. Poiché i due materiali catturano diverse lunghezze d’onda della luce, possono completarsi a vicenda.
A meno che non rendano le celle solari di perovskite molto più stabili, è probabile che nulla di tutto ciò accada. Ma i ricercatori non stanno certo rinunciando alla speranza. Secondo Green, “C’è ancora una possibilità che qualcuno colpisca nel segno”.
