Sviluppata una nuova generazione di celle solari flessibili che hanno raggiunto livelli record di efficienza energetica, avvicinandosi e in alcuni casi superando i pannelli solari rigidi tradizionali
Sviluppata una nuova generazione di celle solari flessibili.
Un gruppo di scienziati cinesi ha compiuto un importante passo avanti nella tecnologia dei pannelli solari flessibili, risolvendo una delle principali sfide: il miglioramento dell'adesione tra gli strati. Utilizzando una combinazione innovativa di solventi selettivi e uno strato “seeded” (attuato come base), sono riusciti non solo a potenziare l’efficienza ma anche a incrementare la durabilità del dispositivo.
Sfida superata
Uno dei problemi principali delle celle solari pieghevoli era l’adesione instabile tra gli strati attivi dei materiali, che comprometteva la resa e la durata. I ricercatori hanno superato questo ostacolo utilizzando una tecnica che impiega solventi selettivi e uno strato, il quale facilita una crescita più ordinata e stabile della cella.
Lo studio, che è stato pubblicato su Nature Energy (1), è diretto da un gruppo di ricerca guidato dal professor Jichun Ye (2) del Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) della Chinese Academy of Sciences.
Al centro di questo design c'è l'indium gallium selenide (CIG), un semiconduttore ampiamente usato noto per il suo gap di banda sintonizzabile, un forte assorbimento della luce, una bassa sensibilità alle variazioni di temperatura e un'eccellente stabilità a lungo termine. Queste proprietà rende il CIG un materiale ideale per lo strato inferiore delle celle solari in tandem di prossima generazione.
In celle solari in tandem flessibili, uno strato superiore di perovskite, un materiale efficiente che assorbente la luce, è abbinato a uno strato inferiore CIGS. Questa combinazione offre un grande potenziale per pannelli solari leggeri e ad alte prestazioni. Tuttavia, la consistenza ruvida dello strato CIGS rende difficile depositare i film perovskite di alta qualità in cima, creando un ostacolo chiave allo sviluppo commerciale.
Il risultato è un concentrato di vantaggi
Maggiore efficienza nella conversione dell’energia solare: efficienza del 25,1% nelle celle flessibili a base di perovskite – un valore che compete con quello dei pannelli rigidi in silicio.
Resistenza ai cicli di flessione, senza significativo degrado delle prestazioni: Le celle sono state sottoposte a oltre 1000 cicli di piegatura, mantenendo prestazioni elevate.
Promettente durabilità anche in condizioni d’impiego non statiche: sono anche resistenti a condizioni ambientali difficili, rendendole ideali per applicazioni mobili o indossabili.
Implicazioni: Questo progresso rende possibili nuove applicazioni per l’energia solare, come veicoli elettrici, droni, abbigliamento smart, tende e superfici curve, dove i pannelli rigidi non possono essere impiegati efficacemente.
Con queste innovazioni, il team ha fabbricato una cella solare in tandem per perovskite monolitico flessibile di 1,09 cm². In competizione con le migliori controparti rigide, il dispositivo ha raggiunto un'impressionante efficienza stabilizzata del 24,6% (certificata al 23,8%), uno dei valori più alti riportati per le celle solari a film sottile flessibili fino ad oggi.
Dopo 320 ore di funzionamento e 3.000 cicli di flessione al raggio di 1 cm, il dispositivo ha mantenuto oltre il 90% della sua efficienza iniziale, dimostrando un'eccezionale durata meccanica e stabilità a lungo termine.
In pratica, queste celle pieghevoli di nuova generazione potrebbero arrivare presto a superare i tradizionali pannelli rigidi, rendendo possibili applicazioni versatili dalle superfici curve fino ai tessuti fotovoltaici, senza sacrificare prestazioni o durata.
Riferimenti:
(2) Jichun Ye
Descrizione foto: Celle solari in tandem flessibili perovskite/CIGS si sviluppano utilizzando l'approccio antisolvente. - Credit: NIMTE.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Scientists Develop Strategy to Improve Flexible Tandem Solar Cell Performance