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Negli ultimi anni, l'energia solare ha registrato un enorme aumento ed è ora ampiamente popolare e considerata un'alternativa molto valida ed ecologica alle fonti di energia non rinnovabili. Nonostante molte ricerche e progressi, fino ad ora, non siamo stati in grado di sfruttare la maggior parte dell'energia solare a nostra disposizione e il motivo è che le nostre celle solari non sono abbastanza efficienti. Infatti, l'efficienza delle migliori celle solari è solo del 25% circa.
Un abbondante minerale chiamato perovskite è stato indicato come una possibile soluzione alle scarse prestazioni delle celle solari da precedenti lavori di ricerca, ma al momento era solo un pezzo di teoria. Ora, un team di scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Stanford University ha messo a punto la teoria in azione costruendo due celle solari in tandem silicio-perovskite.
Le celle solari tandem, a volte denominate celle solari multigiunzione, sono costituite da più di un materiale semiconduttore. Hanno il potenziale per aumentare considerevolmente l'efficienza delle celle solari, ma il loro utilizzo è stato molto limitato a causa dei costi elevati e delle complicazioni di produzione. Il team si è concentrato in particolare su questi progetti perché riteneva che ci fosse molto spazio per migliorarli.
La perovskite è un minerale organometallico cristallino che esiste nei depositi geologici quasi in tutto il mondo e inoltre può essere prodotto a buon mercato in laboratorio. Gli scienziati sapevano da decenni che la perovskite ha capacità di assorbimento della luce e proprietà dei semiconduttori, ma è stato solo nel 2009 che è stata utilizzata nelle celle solari. Il vantaggio principale dell'utilizzo della perovskite nelle celle solari è che può essere integrata in strati sottili come un micrometro.
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Le celle solari tandem create tramite questo esperimento saranno utili per migliorare la connessione tra gli strati di silicio e perovskite. Ciò potrebbe rivelarsi utile per incorporare il progresso nella produzione di varie tecnologie e gadget. Lo strato di collegamento o giunzione a tunnel è costituito da silicio di tipo p e di tipo n fortemente drogato che rende quasi zero la barriera energetica tra due diversi strati. Viene aggiunto un ulteriore strato di biossido di titanio per consentire agli elettroni della cella solare di perovskite di fluire liberamente nella giunzione del tunnel. Qui, si ricombinano con gli elettroni dal pannello di silicio.
Una cella solare tandem basata su perovskite e silicio è molto più efficiente e può assorbire una frazione maggiore della radiazione solare a nostra disposizione.
Inoltre, questi pannelli solari riducono al minimo il fenomeno che chiamiamo termalizzazione. Si verifica quando l'energia dei fotoni viene rilasciata sotto forma di calore. Il silicio è il migliore per assorbire i fotoni verso la parte superiore dello spettro di energia solare, mentre la perovskite è brava a catturare i fotoni dal segmento inferiore dell'infrarosso. Quindi, questi strati assorbenti specializzati possono convertire la luce solare in elettricità in modo più efficiente di un singolo strato assorbente.
Il risultato di questo esperimento è stato molto promettente. Una cella solare in tandem ha mostrato un aumento di circa il 50% della sua efficienza. I ricercatori ritengono che il raffinamento dello strato di perovskite e l'utilizzo di celle solari in silicio più avanzate potrebbero produrre risultati migliori. Fino ad allora, questa ricerca è stata una pietra miliare in questo campo in quanto darà all'energia solare un enorme impulso rendendo le celle solari molto più efficienti di quanto non fossero in precedenza. Quindi, ora dobbiamo usare solo 1 cella solare per ottenere il frutto di 2.
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