Un team internazionale guidato da ricercatori dello University College London (UCL) ha sviluppato un nuovo tipo di celle solari a perovskite durevoli e altamente efficienti, capaci di ricavare energia dalla luce degli ambienti interni. Questa innovazione potrebbe presto eliminare la necessità di batterie per dispositivi come tastiere, telecomandi, allarmi e sensori, aprendo la strada a una nuova generazione di elettronica autosufficiente.
Celle solari a perovskite ottimizzate per la luce indoor
Il cuore della scoperta è l’uso della perovskite, un materiale già impiegato nei pannelli solari esterni, ma che può essere adattato per assorbire meglio le lunghezze d’onda tipiche della luce artificiale. Rispetto al silicio tradizionale, questa caratteristica lo rende ideale per applicazioni indoor. Tuttavia, la perovskite presenta un problema strutturale: difetti microscopici, detti trap, che bloccano il flusso di elettroni e ne degradano le prestazioni.
Per superare questa sfida, il gruppo di ricerca ha combinato più sostanze chimiche capaci di ridurre questi difetti, descrivendo la tecnica in uno studio pubblicato su Advanced Functional Materials.
Il risultato è sorprendente: le celle fotovoltaiche ottenute sono circa sei volte più efficienti rispetto alle migliori soluzioni commerciali attuali per la luce indoor e possono funzionare per almeno cinque anni, contro le poche settimane o mesi di prototipi precedenti.
Il dottor Mojtaba Abdi-Jalebi, coordinatore dello studio, sottolinea che l’energia necessaria a miliardi di dispositivi di piccola potenza oggi dipende dalle batterie, una pratica poco sostenibile: “attualmente, le celle solari che catturano energia dalla luce interna sono costose e inefficienti. Le nostre celle solari per interni in perovskite appositamente progettate possono raccogliere molta più energia rispetto alle celle commerciali ed è più durevole di altri prototipi. Apre la strada all’elettronica alimentata dalla luce ambientale già presente nelle nostre vite“.
La strategia chimica dietro il miglioramento
Per migliorare le prestazioni, i ricercatori hanno introdotto cloruro di rubidio, che favorisce una crescita uniforme dei cristalli di perovskite riducendo la presenza di trap. Hanno poi aggiunto altre due sostanze per stabilizzare gli ioni di ioduro e bromuro, prevenendo la loro separazione in fasi diverse, fenomeno che compromette l’efficienza del materiale.
L’autore principale, Siming Huang, ha spiegato con una metafora: “La cella solare con questi piccoli difetti è come una torta tagliata a pezzi. Attraverso una combinazione di strategie, abbiamo rimontato questa torta, permettendo alla carica di attraversarla più facilmente. I tre ingredienti che abbiamo aggiunto hanno avuto un effetto sinergico, producendo un effetto combinato maggiore della somma delle parti“.
Questa soluzione ha permesso alle nuove celle di stabilire un record mondiale per questa tipologia di dispositivi, convertendo il 37,6% della luce indoor (a 1000 lux, tipico di un ufficio ben illuminato) in elettricità, con un bandgap di 1,75 eV. I test di durata sono altrettanto promettenti: dopo oltre 100 giorni, le celle hanno mantenuto il 92% delle prestazioni iniziali, contro il 76% dei modelli tradizionali. Anche in condizioni estreme – 300 ore di luce intensa a 55 °C – hanno conservato il 76% dell’efficienza, mentre le celle di controllo sono scese al 47%.
