Un team di ricerca della Nanyang Technological University (NTU) ha sviluppato con successo una cella solare semitrasparente a perovskite con uno spessore di circa un decimillesimo di un capello umano. Nonostante le dimensioni estremamente ridotte, questi dispositivi raggiungono la più alta efficienza di conversione di potenza mai riportata per le tecnologie solari a perovskite ultrasottili.
I ricercatori sottolineano che queste celle solari ultrasottili potrebbero trasformare i vetri delle auto, le facciate in vetro dei grattacieli e persino gli occhiali intelligenti in superfici in grado di generare elettricità senza richiedere grandi modifiche progettuali. Questa tecnologia prefigura un futuro in cui le città potranno produrre più energia rinnovabile senza occupare ulteriore terreno o aggiungere ingombranti infrastrutture sui tetti.
La professoressa associata Annalisa Bruno della NTU osserva la cella solare ultrasottile a perovskite, spessa appena 10 nanometri. Credito: Nanyang Technological University
Energia solare nascosta nel vetro
Progettata dal gruppo di ricerca guidato da Annalisa Bruno, questa cella solare genera elettricità mantenendo un aspetto quasi invisibile. Grazie alle sue caratteristiche di semitrasparenza e neutralità cromatica, può essere integrata più facilmente in uffici, finestre e facciate in vetro rispetto ai pannelli solari convenzionali. Questa tecnologia risulta molto interessante per architetti e sviluppatori che desiderano aggiungere sistemi a energia rinnovabile senza modificare l'aspetto esterno degli edifici.
Il materiale perovskite utilizzato in questa cella offre una maggiore efficienza di assorbimento della luce solare e costi di produzione inferiori rispetto al silicio. A differenza dei pannelli solari tradizionali, questo nuovo dispositivo può generare elettricità anche in condizioni di luce indiretta o diffusa, risultando particolarmente utile nelle città densamente popolate, dove i grattacieli spesso bloccano la luce solare diretta.
I ricercatori affermano che i grandi edifici per uffici con facciate in vetro potrebbero utilizzare questa tecnologia per compensare parte del loro fabbisogno elettrico. Stime preliminari suggeriscono che, se implementata con successo, tali edifici potrebbero generare centinaia di megawattora di elettricità all'anno.
Strato ultrasottile formato sotto vuoto
Nel processo di fabbricazione, il team di ricerca ha utilizzato l'evaporazione termica – una tecnica industriale in cui i materiali vengono riscaldati all'interno di una camera a vuoto fino a vaporizzare e depositarsi come film sottile. Questo metodo ha permesso al team di produrre strati di perovskite altamente uniformi dello spessore di soli 10 nanometri, evitando al contempo i solventi tossici comunemente usati nella produzione di celle solari, il che potrebbe semplificare la futura produzione su larga scala.
Regolando lo spessore dello strato di perovskite, il team ha prodotto versioni sia opache che semitrasparenti. La versione opaca raggiunge efficienze comprese tra il 7% e il 12%, a seconda dello spessore. La versione semitrasparente consente il passaggio del 41% della luce visibile, convertendo la luce solare in elettricità con un'efficienza del 7,6%.
Applicazioni commerciali
Esperti indipendenti ritengono che questo approccio produttivo potrebbe contribuire a spingere la tecnologia solare trasparente verso la produzione di massa. Il professor Sam Stranks dell'Università di Cambridge osserva che, prima che la commercializzazione diventi realmente praticabile, i ricercatori dovranno ancora dimostrare la durabilità e la stabilità a lungo termine. Il team della NTU ha depositato un brevetto per la tecnologia e sta collaborando con partner industriali per perfezionare il processo di fabbricazione. I ricercatori prevedono di migliorare ulteriormente la durabilità delle loro celle ed estendere la loro applicazione a superfici più ampie prima di lanciarle sul mercato. Ritengono che questa tecnologia possa infine trasformare finestre, veicoli ed elettronica di consumo in silenziose fonti di energia rinnovabile.
