Celle solari di perovskite: Confronto con altre tecnologie solari

Introduzione

L'energia solare è un aspetto importante della nostra vita quotidiana. Nel corso degli anni ho assistito a molti sviluppi nel settore. Sono state scoperte molte tecnologie solari. Una di queste è stata di recente oggetto di attenzione: le celle solari di perovskite. Oggi vedremo come queste celle siano uniche rispetto alle altre tecnologie solari.

Cosa sono le tecnologie per l'energia solare

Le tecnologie per l'energia solare convertono la luce del sole in energia. Il sistema più comune è il pannello fotovoltaico, che trasforma direttamente la luce solare in corrente elettrica. Altri sistemi sono quelli solari termici che utilizzano il calore del sole. I pannelli solari sui tetti sono utilizzati da molte case per ridurre le bollette dell'elettricità. I sistemi più grandi sono utilizzati dagli agricoltori e dalle aziende per ridurre le bollette. Nel tempo sono diventati più efficienti e convenienti. La tecnologia continua a svilupparsi grazie alla creazione di materiali e metodi migliori da parte di ricercatori e ingegneri.

Cosa sono le celle solari di perovskite

Le celle solaridi perovskite sono costruite con materiali che hanno una struttura cristallina di perovskite. Hanno attirato molta attenzione perché sono semplici da realizzare e potrebbero sviluppare un'elevata efficienza. I primi lavori avevano un'efficienza di circa il 15%. Gli studi attuali parlano di valori superiori al 20%. Ciò significa che le celle solari in perovskite possono raccogliere un'alta percentuale di energia solare. Il processo di creazione delle celle di perovskite utilizza materiali poco costosi. Le celle di perovskite possono essere stampate su substrati a bassa temperatura. La produzione su scala di laboratorio è già iniziata in alcune aziende. C'è sempre più ottimismo sul fatto che le celle solari di perovskite stiano per essere utilizzate in prodotti utili come pannelli solari integrati negli edifici e sistemi energetici portatili.

Tipi di tecnologie solari tradizionali

Le tecnologie solari utilizzate sono numerose. La più comune è la cella solare al silicio. Esistono due tipi di celle al silicio: monocristalline e policristalline. Le celle monocristalline sono più efficienti, mentre quelle policristalline sono meno efficienti ma più economiche. Oltre al silicio, esistono celle solari a film sottile. Le celle solari a film sottile utilizzano materiali come il tellururo di cadmio e il seleniuro di rame, indio e gallio. Le celle a film sottile sono anche flessibili e possono essere applicate a superfici curve. Alcune tecnologie più recenti utilizzano coloranti organici per raccogliere l'energia solare. I materiali utilizzati e il processo di produzione variano a seconda del tipo. Tutte hanno punti di forza e di debolezza per quanto riguarda i costi, l'efficienza e la durata.

Confronto con altre tecnologie solari

Le celle solari di perovskite hanno alcune caratteristiche desiderabili: sono prodotte con un processo a basso costo e accessibile. Negli ultimi anni la loro efficienza è aumentata molto rapidamente. Sono diverse dalle celle al silicio, in quanto possono essere prodotte a basse temperature. Ciò consente di ridurre i costi di produzione e l'utilizzo di energia.

Ma le celle solari di perovskite non sono prive di sfide: le tradizionali celle solari al silicio hanno una lunga storia. Sono durevoli e funzionano bene in un'ampia gamma di condizioni atmosferiche. Molti pannelli al silicio attualmente in servizio sono stati installati e hanno dimostrato una durata di vita superiore ai 25 anni. I materiali di perovskite, invece, tendono a degradarsi più rapidamente con l'acqua e il calore. Gli scienziati stanno ancora lavorando per stabilizzarli meglio con tecniche di lavorazione e strati sovrapposti migliori.

Gli esempi per il confronto delle altre caratteristiche sono la flessibilità e il peso. Le celle di perovskite sono facili da realizzare. Questo aprirà la strada ad applicazioni come i pannelli solari pieghevoli e sottili nelle automobili o nei telefoni cellulari. Le celle al silicio sono più pesanti e più rigide. In termini di efficienza, entrambe le tecnologie stanno migliorando. Le celle solari al silicio offrono in linea di massima un'efficienza compresa tra il 15 e il 22% nelle applicazioni commerciali, mentre le celle di perovskite sono vicine alle prestazioni già nelle fasi iniziali, con possibilità di miglioramento in condizioni di laboratorio.

Inoltre, il processo di produzione è diverso. Le celle al silicio sono caratterizzate da una purificazione ad alta temperatura e ad alto consumo energetico. Le celle di perovskite sono basate su una sintesi in soluzione, meno costosa. Nonostante questi punti di forza, la stabilità a lungo termine delle celle di perovskite non è altrettanto consolidata. In breve, c'è posto per ogni tecnologia. La scelta dipende dal costo, dalle condizioni di installazione e dalle aspettative di vita.

Conclusioni

In poche parole, l'energia solare è un'economia di tecnologie plurali. Le celle solari di perovskite sono promettenti, altamente efficienti e a basso costo di produzione. Sono anche flessibili, a differenza della maggior parte delle celle standard. Tuttavia, la loro stabilità a lungo termine è ancora oggetto di studio. Le celle solari standard, come i pannelli di silicio, si sono dimostrate efficaci per decenni di servizio. Gli scienziati e gli ingegneri cercano continuamente di aumentare la stabilità delle celle solari di perovskite. Con l'avanzare della ricerca, saranno in grado di competere con le prestazioni delle tecnologie convenzionali o di superarle. In definitiva, entrambe le celle solari svolgono un ruolo importante nella transizione verso l'energia sostenibile. Per ulteriori informazioni, consultare il sito Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

F: Cosa sono le celle solari a perovskite?

D: Sono celle solari realizzate con materiali che hanno una struttura cristallina di perovskite. Promettono un'alta efficienza e un basso costo.

F: Come si collocano le celle solari in perovskite rispetto alle celle solari in silicio?

D: Le celle di perovskite sono meno costose da produrre e possono essere flessibili. Le celle al silicio offrono una durata e una stabilità comprovate.

F: Qual è la sfida più grande per le celle solari in perovskite?

D: La loro stabilità a lungo termine al calore e all'umidità è la sfida più grande.