Fotovoltaico, record mondiale: il pannello più performante raggiunge il 34,2% di efficienza.

Il domani dell’energia a volte si trova in uno spazio ridotto. Con dimensioni simili a quelle di un foglio A4, un modulo solare ha raggiunto un 34,2% di efficienza, stabilendo un nuovo record mondiale. Il fotovoltaico da primato si sviluppa in laboratorio, centimetro dopo centimetro, con dati che testimoniano un cambiamento tangibile. Quando l’efficienza aumenta in questo modo, cresce anche la capacità di generare più energia nello stesso spazio. E lo spazio, nelle metropoli moderne, ha un valore inestimabile.

Il risultato è frutto del lavoro del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, uno dei centri di ricerca più all’avanguardia in europa nel campo dell’energia solare. Gli scienziati hanno creato un modulo tandem al germanio III-V da 833 centimetri quadrati, che rappresenta attualmente il massimo raggiunto in termini di efficienza fotovoltaica su scala modulare.

All’interno dello stesso laboratorio è stato realizzato anche un secondo record. Un modulo al silicio III-V da 218 centimetri quadrati ha raggiunto un 31,3% di efficienza, il valore più elevato mai registrato per questa tipologia. Due risultati ottenuti all’interno dello stesso progetto indicano una direzione chiara.

Celle solari tandem e materiali III-V

Le celle solari tandem operano come un gruppo ben coordinato. Diversi materiali semiconduttori vengono sovrapposti in strati sottilissimi, e ciascuno di essi cattura una porzione distinta della luce solare. Ogni strato assorbe una lunghezza d’onda specifica e la converte in energia elettrica. Il risultato è una conversione più completa ed efficiente.

Le celle in silicio tradizionali si fermano a un limite teorico del 29,4%. I moduli attualmente disponibili sul mercato si attestano attorno al 24%. Il salto verso il 34,2% modifica il panorama e amplia le opportunità, soprattutto in contesti dove lo spazio è limitato e ogni centimetro è prezioso.

La sigla III-V si riferisce a composti semiconduttori costituiti da elementi del terzo e quinto gruppo della tavola periodica. Questi materiali possiedono caratteristiche elettroniche altamente performanti e consentono di superare i livelli di efficienza raggiungibili con il solo silicio. Andreas Bett, direttore del Fraunhofer ISE, sottolinea che la combinazione di III-V con silicio rappresenta un’opzione interessante anche dal punto di vista economico, mentre l’alternativa III-V su germanio offre prestazioni leggermente superiori.

Dal fotovoltaico spaziale alla Terra

Il modulo con efficienza del 34,2% è composto da celle triple al germanio III-V prodotte da Azur Space Solar Power, un’azienda specializzata nel fotovoltaico per applicazioni spaziali. La tecnologia sviluppata per i satelliti è stata adattata per lo spettro solare terrestre e realizzata negli stessi formati di wafer utilizzati nello spazio.

Un altro partner del progetto ha lavorato sulla superficie delle celle utilizzando una tecnica di nano-stampa che minimizza le perdite di riflessione. Ogni raggio di luce viene catturato con maggiore efficienza e trasformato in energia. La ricerca ha già dimostrato in passato un’efficienza record del 36,1% sulle singole celle al silicio III-V. Oggi quel potenziale si traduce in un modulo concreto, misurabile, pronto a indicare la via per un cambiamento che si sviluppa in laboratorio e che può arrivare sui tetti, nelle facciate degli edifici, negli spazi urbani dove ogni metro quadrato diventa prezioso.

Dalla perovskite al tandem silicio: nuovi record di efficienza

Negli stessi mesi in cui il fotovoltaico da primato al germanio III-V supera il 34%, anche un’altra tecnologia solare compie un passo significativo. Le celle solari in perovskite hanno raggiunto un’efficienza del 26,6% grazie a un sigillo molecolare sviluppato dai ricercatori della Xi’an Jiaotong University e pubblicato su Science. Durante la fase più critica della produzione, una molecola chiamata 2-Pyy protegge la struttura cristallina della perovskite mentre viene riscaldata, creando una barriera invisibile che riduce i difetti e aumenta la stabilità. Le celle trattate in questo modo hanno mantenuto il 98,6% della potenza iniziale dopo oltre duemila ore di test a temperature elevate e umidità controllata.

Nel frattempo, la competizione globale continua. La multinazionale cinese LONGi ha annunciato una cella tandem perovskite-silicio capace di raggiungere il 34,8% di efficienza, con certificazione dell’ISFH. Laboratori in cina, Arabia Saudita e Taiwan stanno lavorando nella stessa direzione. I numeri si avvicinano, si superano, si rincorrono. L’energia solare continua a espandersi silenziosamente, laboratorio dopo laboratorio, centimetro dopo centimetro.

fonte: Fraunhofer ISE