Pochi conosceranno i “risonatori” Gires-Tournois, ma è proprio grazie a questi che un gruppo di scienziati dell’Università dell’Accademia Cinese delle Scienze è riuscito a sviluppare delle celle solari in perovskite altamente efficienti. Vediamo cosa sono, e come sono riusciti a potenziare questi pannelli fotovoltaici.
Risonatori Gires-Tournois applicati alle celle solari in perovskite
Stando a quanto riportato da pv magazine, i risonatori Gires-Tournois sono dei dispositivi ottici avanzati progettati per creare onde stazionarie e dispersioni cromatiche. Basati in genere su uno specchio metallico riflettente, questi risonatori vengono utilizzati principalmente in applicazioni come la compressione degli impulsi.
Nel caso delle celle solari in perovskite, i ricercatori hanno impiegato un risonatore Gires-Tournois, al quale, racconta Ning Dai (autore principale della ricerca pubblicata sulla rivista scientifica Solar Energy)
“[…] abbiamo scelto di combinare uno specchio posteriore in argento con una struttura ottica altrettanto semplice. Questo design ottimizza la cattura e l’assorbimento della luce, migliorandone notevolmente l’efficienza complessiva”.
Dopo aver scelto il materiale apposito per il risonatore, il team è passato a selezionare i materiali e lo spessore di ciascun strato della cella solare. Il risultato è un tipo di cella che presenta una stratificazione altamente sofisticata: uno strato di trasporto elettronico (ETL) in ossido di zinco (ZnO) di 10 nm; uno assorbitore in perovskite di 45 nm; uno per il trasporto delle lacune (HTL) in ossido di nichel (NiOx) di 5 nm; e uno posteriore in argento di 60 nm.
Vantaggi economici e ambientali
Raccontano i ricercatori, questa configurazione ha permesso alla cella solare di assorbire circa l’85% della luce, specialmente nel range di lunghezze d’onda tra 400 e 800 nm. E secondo simulazioni condotte con il software SCAPS,
“[…] la cella solare ultrasottile in perovskite vanta un’efficienza di conversione fotoelettrica fino a circa il 26%, superiore alle sue controparti convenzionali. In condizioni ideali, l’efficienza di conversione delle celle solari in perovskite ultrasottili può raggiungere anche circa il 27%”.
Oltre all’efficienza elevata, questa configurazione presenta importanti benefici dal punto di vista economico ed ecologico. La riduzione dello spessore dello strato di perovskite non solo abbatte i costi dei materiali, ma riduce significativamente la quantità di piombo necessaria: un aspetto cruciale per la sostenibilità.
Tuttavia, i ricercatori hanno aggiunto che questo tipo di cella in perovskite richiederà l’uso di tecniche di deposizione sotto vuoto per raggiungere i livelli di efficienza accettabili per la produzione commerciale.
