La lotta contro il cambiamento climatico potrebbe prendere piede, ma sembra che le celle solari al silicio a energia verde stiano raggiungendo i loro limiti.Il modo più diretto per effettuare la conversione in questo momento è con i pannelli solari, ma ci sono altri motivi per cui sono la grande speranza delle energie rinnovabili.
Il loro componente chiave, il silicio, è la seconda sostanza più abbondante sulla Terra dopo l'ossigeno.Poiché i pannelli possono essere posizionati dove è necessaria l'energia – su case, fabbriche, edifici commerciali, navi, veicoli stradali – c'è meno bisogno di trasmettere energia attraverso i paesaggi;e la produzione di massa significa che i pannelli solari sono ora così economici che l'economia del loro utilizzo sta diventando indiscutibile.
Secondo il rapporto sulle prospettive energetiche 2020 dell'Agenzia internazionale per l'energia, i pannelli solari in alcune località stanno producendo l'elettricità commerciale più economica della storia.
Anche quel tradizionale orsetto "e quando è buio o nuvoloso?"sta diventando meno problematico grazie ai progressi trasformativi nella tecnologia di archiviazione.
Oltre i limiti del solare
Se vi aspettate un “ma”, eccolo: ma i pannelli solari al silicio stanno raggiungendo i limiti pratici della loro efficienza a causa di alcune leggi fisiche piuttosto scomode.Le celle solari al silicio commerciali sono ora efficienti solo del 20% circa (anche se fino al 28% negli ambienti di laboratorio. Il loro limite pratico è del 30%, il che significa che possono convertire solo circa un terzo dell'energia ricevuta dal Sole in elettricità).
Tuttavia, un pannello solare produrrà molte volte più energia priva di emissioni nel corso della sua vita rispetto a quella utilizzata per la sua fabbricazione.
una cella solare al silicio/perovskite
Perovskite: il futuro delle rinnovabili
Come il silicio, questa sostanza cristallina è fotoattiva, il che significa che quando viene colpita dalla luce, gli elettroni nella sua struttura si eccitano abbastanza da staccarsi dai loro atomi (questa liberazione di elettroni è alla base di tutta la generazione di elettricità, dalle batterie alle centrali nucleari) .Dato che l'elettricità è in effetti, una linea conga di elettroni, quando gli elettroni sciolti dal silicio o dalla perovskite vengono incanalati in un filo, il risultato è elettricità.
La perovskite è una semplice miscela di soluzioni saline che viene riscaldata a una temperatura compresa tra 100 e 200 gradi per stabilire le sue proprietà fotoattive.
Come l'inchiostro, può essere stampato su superfici ed è pieghevole in un modo diverso dal silicone rigido.Essendo utilizzato con uno spessore fino a 500 volte inferiore al silicio, è anche superleggero e può essere semitrasparente.Ciò significa che può essere applicato a tutti i tipi di superfici come su telefoni e finestre.La vera eccitazione, però, riguarda il potenziale di produzione di energia della perovskite.
Superare la più grande sfida della perovskite: il deterioramento
I primi dispositivi perovskite nel 2009 hanno convertito solo il 3,8 percento della luce solare in elettricità.Entro il 2020, l'efficienza era del 25,5%, vicino al record di laboratorio del silicio del 27,6%.C'è la sensazione che la sua efficienza potrebbe presto raggiungere il 30 percento.
Se ti aspetti un "ma" sulla perovskite, beh, ce ne sono un paio.Un componente del reticolo cristallino della perovskite è il piombo.La quantità è piccola, ma la potenziale tossicità del piombo significa che è una considerazione.Il vero problema è che la perovskite non protetta si degrada facilmente attraverso il calore, l'umidità e l'umidità, a differenza dei pannelli di silicio che vengono normalmente venduti con garanzie di 25 anni.
Il silicio è migliore per gestire le onde luminose a bassa energia e la perovskite funziona bene con la luce visibile a energia più elevata.La perovskite può anche essere sintonizzata per assorbire diverse lunghezze d'onda della luce: rossa, verde, blu.Con un attento allineamento di silicio e perovskite, questo significa che ogni cella trasformerà una parte maggiore dello spettro luminoso in energia.
I numeri sono impressionanti: un singolo strato potrebbe essere efficiente del 33%;impila due celle, è il 45 percento;tre strati darebbero il 51% di efficienza.Questi tipi di cifre, se realizzabili commercialmente, rivoluzionerebbero le energie rinnovabili.
Tempo di pubblicazione: 12 agosto-2021