Celle solari tandem in perovskite e silicio mantengono l’80% dell’efficienza dopo un anno

Un gruppo di scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita ha condotto un test all’aperto durante un periodo di dodice mesi su una cella solare tandem in perovskite e silicio sviluppata nel 2020. Hanno scoperto che il dispositivo ha mantenuto più dell’80% della sua efficienza iniziale durante il periodo di test tra aprile 2021 e aprile 2022.

“Non stiamo parlando di 500 ore o 1.000 ore in un ambiente controllato in laboratorio, ma di misurazioni reali all’aperto per diversi anni”, ha dichiarato il ricercatore Maxime Babics a pv magazine, sottolineando che i test sono appena iniziati. “Ora che l’efficienza delle celle tandem ha superato il 30%, credo sia giunto il momento di concentrarsi sulla stabilità, avendo in mente un obiettivo di funzionamento di almeno due decenni”.

Il gruppo di ricerca ha descritto i suoi risultati in “One-year outdoor operation of monolithic perovskite/silicon tandem solar cells“, pubblicato di recente su Cell Reports Physical Science. I ricercatori hanno sottolineato l’importanza di un incapsulamento robusto per ridurre al minimo la diminuzione della stabilità delle celle.

Gli studiosi hanno saldato due fili metallici su entrambi i lati della cella per estendere i contatti degli elettrodi. Hanno poi incapsulato il dispositivo tra due strati di poliuretano termoplastico (TPU) e vetro prima della laminazione del modulo.

Hanno poi installato la cella solare tandem con un angolo di inclinazione di 25 gradi e un orientamento verso sud e l’hanno testata presso l’impianto di prova KAUST in Arabia Saudita, con un irraggiamento orizzontale globale (GHI) di circa 2.240 kWh per metro quadro.

“La combinazione di elevato irraggiamento, alta temperatura e relativa alta umidità rende questo luogo un ambiente difficile per le celle solari a base di perovskite; un luogo molto importante per studiare la resistenza all’aperto delle tecnologie fotovoltaiche”, hanno dichiarato gli scienziati.

Il fattore di riempimento del dispositivo tandem è rimasto al di sopra del 78% per i primi quattro mesi, per poi diminuire gradualmente da agosto a dicembre fino a raggiungere circa il 72%. Alla fine del primo anno di funzionamento, il fattore di riempimento è rimasto superiore al 70%.

“Sapendo che il fattore di riempimento è il parametro più soggetto a degradarsi all’aperto, i risultati sono promettenti per raggiungere una tecnologia tandem stabile”, hanno detto i ricercatori, aggiungendo che alla fine di aprile 2021, la cella era ancora in grado di mantenere più dell’80% della sua efficienza iniziale.

“È un grande salto per noi in termini di stabilità esterna, ma è chiaro che abbiamo margini di miglioramento”, ha detto Babics. “È anche importante ricordare che questa generazione di tandem è stata sviluppata nel nostro laboratorio alla fine del 2020 e sono fiducioso di dire che la nuova generazione di tandem che stiamo fabbricando in questo momento potrebbe portare a risultati migliori”.