Perovskite fotovoltaico: cos'è e perché è considerata la nuova strada per impianti fotovoltaici

Alla scoperta della Perovskite, il materiale del futuro per gli impianti fotovoltaici?

L’aspetto probabilmente più interessante del settore fotovoltaico è il suo sguardo verso il futuro. Parliamo infatti di una tecnologia che, nonostante abbia sulle spalle diversi decenni (in realtà la scoperta risale intorno alla prima metà dell’Ottocento) è costantemente in forte rinnovamento. Lo dimostra l’introduzione della perovskite negli impianti fotovoltaici di ultima generazione. Una novità di cui si sta parlando già da diverse settimane e che merita di essere conosciuta per apprezzarne le reali potenzialità.

• Indice contenuti
• Perovskite: cos'è e quando è stata scoperta
• Perovskite per fotovoltaico: come funziona
• Pro e contro della perovskite
• Quali sono i dubbi in merito?
• Perché è un'innovazione?
• Perovskite vs silicio: pro e contro di entrambi i minerali

Perovskite: cos'è e quando è stata scoperta

Più che di una vera e propria scoperta l’uso della perovskite negli impianti fotovoltaici è una recente “rivisitazione”. La perovskite, infatti, è stata scoperta nel 1839 sui Monti Urali da Gustav Rose e il nome del materiale è quello del mineralogista russo Lev Perovski.

Parliamo di un materiale presente in natura in cristalli cubici e opachi caratterizzati da una struttura estremamente particolare. È un minerale che mostra diverse proprietà fisiche tra cui quella di essere uno straordinario conduttore; motivo per cui recentemente si è pensato di utilizzarlo negli impianti fotovoltaici.

L’idea, in realtà, era già stata percorsa nel 2009, ma all’epoca l’efficienza degli impianti fotovoltaici era nettamente inferiore a quella attuale e le celle dei pannelli avevano una durata molto breve. L’utilizzo della perovskite, quindi, non era conveniente. Lo è, invece, oggi, con il perfezionamento delle tecnologie degli impianti fotovoltaici che sembrerebbe (il condizionale è d’obbligo) riuscire a sfruttare le enormi potenzialità di questo materiale. Scopriamo come e perché.

Perovskite per fotovoltaico: come funziona

La composizione chimica della perovskite è tale che le consente di assorbire una grandissima quantità di luce. Inoltre la luce catturata può viaggiare a grandi distanze (molto superiori a quelle attuali) senza perdere la loro carica. Questo si traduce in una maggiore capacità di accumulo dell’energia.

I pannelli fotovoltaici attualmente in commercio, tanto per fare un esempio e dare l’idea del potenziale cambiamento, hanno uno spessore di circa 180 micrometri. Le celle realizzate in perovskite, invece, sono inferiori a un micrometro. In questo modo per catturare la stessa quantità di luce solare si ha un rendimento maggiore di circa il 15%.

Pro e contro della perovskite

Per capire perché intorno alla perovskite applicata agli impianti fotovoltaici c’è così tanta attenzione ed entusiasmo è utile conoscere più nel dettaglio i vantaggi e le criticità di questo materiale. Partiamo dai punti di forza. Oltre alla maggiore efficienza di cui abbiamo già parlato, le celle in perovskite hanno minori costi di produzione, una maggiore semplicità di lavorazione e, rispetto al silicio, una più grande disponibilità.

Senza dimenticare come la perovskite è di per sé un materiale semi trasparente e molto flessibile, perfetto per essere lavorato in diverse soluzioni, anche in una futura applicazione sulle facciate degli edifici senza per questo comprometterne l’estetica.

L’investimento tecnologico sulle celle in perovskite è tale che nel corso di un decennio la loro efficienza è quintuplicata, tanto che in molti pensano (e sperano) di poter abbandonare presto il silicio o comunque ridimensionarne l’impiego negli impianti fotovoltaici. Ci sono però diversi aspetti critici su cui si sta ponendo l’attenzione e ragionando. Innanzitutto la durata.

Oggi i pannelli in silicio hanno una durata di circa 25 anni, mentre la perovskite non va oltre i due. Dopo questo periodo, infatti, le celle si danneggiano a causa del calore, dell’umidità e dell’ossigeno. Inoltre diversi studi mostrano come nei pannelli in perovskite si trovino delle piccole quantità di piombo, un materiale tossico il cui effettivo utilizzo va valutato o sostituito.

Quali sono i dubbi in merito?

L’applicazione della perovskite nei pannelli degli impianti fotovoltaici è quindi ancora in fase di studio. Le potenzialità sono tante, ma anche le criticità non sono da meno. per questo motivo attualmente la scelta maggiormente seguita è quella di realizzare celle ibride con l’utilizzo sia del silicio che della perovskite, sfruttando le caratteristiche vantaggiose di entrambi i materiali. In realtà diversi esperti sostengono come l’aspetto della durata sia in realtà un falso problema.

Questo perché considerando l’intero ciclo di vita della perovskite, dall’estrazione dei minerali fino al suo smaltimento, i costi di produzione e smaltimento sono fino a quattro volte inferiori rispetto a quelli in silicio o in perovskite e silicio. Questo significa che, nonostante tutto, potrebbe risultare comunque conveniente e meno inquinante cambiare frequentemente i pannelli in perovskite che preferire quelli in silicio.

Perché è un'innovazione?

Come abbiamo anticipato l’uso della perovskite nei pannelli fotovoltaici è una soluzione già sperimentata in passato, quando ancora l’efficienza degli impianti fotovoltaici non era tale da sfruttarne le caratteristiche. Questo perché all’epoca le celle in perovskite si decomponevano a causa degli elettroliti liquidi. Oggi che gli elettroliti liquidi sono stati sostituiti con materiali solidi i pannelli in perovskite sono tornati alla ribalta, potendo superare il grosso limite che in passato ne ha ostacolato la diffusione.

Perovskite vs silicio: pro e contro di entrambi i minerali

Abbiamo visto come la perovskite sia un materiale in prospettiva dalle grandi potenzialità. Le celle fotovoltaiche in perovskite assicurano una maggiore efficienza con uno spessore ridotto e una migliore lavorabilità, mentre le celle in silicio hanno una maggiore durata, una tecnologia già collaudata e prezzi più bassi (anche a causa dell’ingresso della perovskite nel mercato).

Di certo, allo stato attuale della situazione, c’è che la dipendenza dal “monopolio” del silicio è un grande vantaggio per tutto il settore, potendo contare su un’alternativa valida (per quanto ancora in una fase di sviluppo iniziale) che aumenterà le ricerche e gli studi, favorirà la concorrenza e abbasserà i prezzi. Con grande vantaggio dell’efficienza del fotovoltaico, della sua sostenibilità e accessibilità.