Cella solare a due stadi per la terra

Ciò che va bene per i rasoi a doppia lama vale anche per le celle solari: due fasi di lavoro sono più approfondite. Se si mettono due celle solari una sopra l'altra, una delle quali è semitrasparente, allora una proporzione maggiore dell'energia luminosa può essere convertita in elettricità. Fino ad ora, questa complessa tecnologia è stata utilizzata principalmente per i viaggi nello spazio. Le cosiddette celle tandem erano troppo costose per la produzione di massa. Un team dell'Empa guidato da Stephan Bücheler e Ayodhya N. Tiwari del Laboratory for Thin Films and Photovoltaics è ora riuscito a produrre una cella solare tandem economica che può essere applicata a film plastici flessibili. Un'importante pietra miliare per la produzione di massa di celle solari altamente efficienti è stata così raggiunta.

Il clou del nuovo processo: I ricercatori producono lo strato aggiuntivo della cella solare in un processo a bassa temperatura a soli 50 gradi Celsius. Questo promette una fase di produzione a risparmio energetico ed economico per i futuri processi di produzione. Subito dopo, la cella solare tandem ha raggiunto un'efficienza del 20,5% nel convertire la luce in elettricità. Questo lo mette alla pari con le migliori celle solari flessibili prodotte nel mondo fino ad oggi. Ma il suo potenziale è lungi dall'essere esaurito, come sottolineano i ricercatori dell'Empa.

Palloni molecolari come base
La chiave del doppio successo è stato lo sviluppo di una cella solare semitrasparente fatta di ioduro di piombo di metil ammonio, che si deposita sotto forma di piccoli cristalli di perovskite. Una sostanza con l'abbreviazione PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) serve come base per la perovskite. Ogni molecola di PCBM contiene 61 atomi di carbonio che sono legati insieme a forma di pallone. La perovskite è depositata a vapore "tiepido", per così dire, su questo strato di calcio. Questo cristallo magico assorbe i raggi UV e la parte blu della luce visibile e li trasforma in elettricità. La luce rossa e la radiazione infrarossa, invece, passano attraverso il cristallo. In questo modo, i ricercatori possono disporre un'altra cella solare sotto la cella di perovskite semitrasparente, che converte la luce rimanente in elettricità.

Usare lo spettro della luce solare
I ricercatori dell'Empa usano una cella CIGS (rame indio gallio diselenide) come strato inferiore della cella solare tandem - una tecnologia che il team ha studiato per anni. La produzione su piccola scala di celle solari flessibili basate su celle CIGS è già in corso.