Fotovoltaico: uno studio migliora le celle solari

Una collaborazione vincente a favore di un fotovoltaico sempre più sostenibile

L’Istituto di nanotecnologia del Cnr e dall’Università del Salento in collaborazione con istituzioni di ricerca internazionali ha condotto uno studio sul fotovoltaico che dimostra come migliorare le prestazioni delle celle solari semitrasparenti a perovskite mediante la manipolazione della propagazione della luce in elettrodi trasparenti.

Lo studio, pubblicato sulla rivista ACS Energy Letters, consiste nel dimostrare che, mediante l’uso di tecniche ellissometriche avanzate, è possibile intervenire sulle modalità di propagazione della radiazione elettromagnetica visibile in elettrodi multistrato composti da strati di ossido e metallo.

Ciò ha consentito la realizzazione di elettrodi trasparenti nel visibile in un ampio intervallo di angoli di incidenza della luce che, opportunamente inseriti in dispositivi optoelettronici come le celle solari a perovskite, permettono di raggiungere prestazioni record in termini di efficienza, di trasparenza e comfort visivo.

Le celle solari semitrasparenti a perovskite

Questo studio innovativo, a favore di un fotovoltaico sempre più sostenibile, ha visto tra i suoi principali protagonisti di studio Marco Mazzeo, docente di fisica sperimentale della materia all’Università del Salento e ricercatore presso il Cnr-Nanotec, che ha spiegato come le prestazioni delle celle solari semitrasparenti a perovskite siano sempre state limitate dalla opacità caratteristica degli elettrodi adoperati, nonché dalla riduzione dell’efficienza con l’angolo di incidenza dei raggi solari, un limite intrinseco dovuto alle leggi di Fresnel le quali stabiliscono che la quantità di luce riflessa tende ad aumentare con l’angolo con cui la luce incide su una superficie.

Antonella Lorusso prima autrice del lavoro e ricercatrice presso l’Università del Salento, aggiunge come grazie allo studio della propagazione del segnale elettromagnetico attraverso strutture multistrato dielettrico/metallo, condotto mediante ellissometria avanzata, siano riusciti a realizzare elettrodi che, dal punto di vista elettromagnetico, si comportano complessivamente come un mezzo trasparente, ad esempio l’aria.

Nell’ambito dello studio, in collaborazione con la professoressa Sofia Masi della Università Jaume I di Castellón, hanno pensato così di integrare questi elettrodi in celle solari semitrasparenti di perovskite a giunzione singola con prestazioni senza precedenti, consentendo un totale abbattimento della luce solare riflessa in un ampio intervallo di angoli di incidenza e frequenze ottiche, consentendo di massimizzare la luce solare trasmessa attraverso il dispositivo e tutte le caratteristiche optoelettroniche della cella: dall’efficienza all’estetica cromatica.

Il risultato raggiunto rappresenta un importante traguardo con possibili risvolti tecnologici nel campo dell’autosostenibilità delle smart cities. Questa nuova generazione di dispositivi potrebbe, infatti, fornire in futuro elettricità verde in loco, riducendo le emissioni di gas serra e disaccoppiando la produzione di energia dalla distribuzione energetica attualmente basata su costose reti elettriche. Altri settori in cui le celle solari trasparenti a perovskiti potrebbero trovare sbocchi applicativi sono l’agrivoltaico, l’elettronica wearable e l’automotive.