I moduli in perovskite arrivano alla scala reale

Per anni le celle solari in perovskite hanno stabilito record di efficienza su piccoli campioni di laboratorio, mentre sui tetti si continuavano a installare pannelli al silicio. Un gruppo guidato dalla Nanjing University ha ora realizzato moduli in perovskite delle dimensioni di un pannello comune, 1,2 per 0,6 metri; il migliore ha mantenuto una potenza stabile di 158,4 watt durante i test (Nanjing University). Lo studio, pubblicato su Nature il 12 agosto, mostra che il materiale può conservare la propria efficienza anche su una superficie adatta a un impianto solare (Paper).

Il problema è la dimensione, perché dipende da come si fabbricano queste celle. Una cella in perovskite trasforma la luce in elettricità grazie a uno strato cristallino molto sottile. Rivestire una cella minuscola è come dipingere un francobollo: ottenere una superficie quasi perfetta è possibile. Per un pannello, invece, occorre stendere il materiale in modo uniforme su una superficie molto più ampia e collegare tra loro numerose strisce di celle; più cresce l'area, più è facile che compaiano piccoli difetti.

Questi difetti disperdono energia. Quando il cristallo presenta un'imperfezione, una parte delle cariche elettriche liberate dalla luce si perde prima di raggiungere i fili sotto forma di corrente utile. Su un pannello grande, tanti punti difettosi riducono in misura visibile la produzione.

Una finitura migliore per la superficie

Per limitare queste perdite, i chimici ricorrono alla passivazione: un trattamento della superficie dello strato che rende meno dannosi i difetti. Secondo i ricercatori, i trattamenti più comuni, basati su composti di alogenuro di ammonio, si distribuiscono in modo irregolare sulle superfici ampie e si degradano con il calore. Il gruppo li ha sostituiti con il dioleato di piombo, un composto che contiene piombo e che, stando allo studio, crea uno strato superficiale più stabile e riduce la perdita di carica (Paper). I ricercatori, insieme al produttore Renshine Solar, al Beijing Institute of Technology e alla University of Victoria canadese, hanno poi applicato il trattamento a moduli reali.

La resa di un pannello a grandezza naturale

Il dato più rigoroso è l'efficienza: la quota di energia luminosa in ingresso che un pannello trasforma in elettricità. Il modulo da 0,72 m² ha raggiunto il 22,0% considerando l'intera superficie, bordi e strisce di collegamento compresi, benché non producano energia (Paper).

Non si è trattato di un singolo pannello particolarmente fortunato. Il gruppo ne ha costruiti 150, con una potenza media di 144 watt: il campione da 158 watt è quindi il migliore del lotto, non il risultato tipico (Nanjing University).

Il record di efficienza riguarda un modulo più piccolo. Ha raggiunto il 24,0% su un'apertura di 810 cm², cioè sulla superficie attiva una volta esclusi i bordi inattivi; il risultato è stato certificato dalla società di test TÜV SÜD China (pv magazine). Dimensioni del modulo e metodo di misurazione sono diversi, perciò le percentuali del 24,0% e del 22,0% non si possono confrontare direttamente.

La durata nel tempo è da sempre il punto debole delle perovskiti, che si degradano con il calore e l'umidità. In un test standard di «calore umido», che accelera l'invecchiamento mantenendo i pannelli a 85 °C e all'85% di umidità, la Nanjing University riferisce che i moduli trattati hanno perso circa il 2% di efficienza dopo 1.300 ore (Nanjing University). Secondo l'università, nelle stesse condizioni i moduli con il precedente trattamento all'ammonio hanno perso circa il 39%. Test di questo tipo fanno emergere rapidamente i punti deboli, ma non mostrano come un pannello invecchi all'aperto nel corso di decenni.

Una primavera accanto al silicio

Il gruppo ha testato i pannelli anche all'aperto. Secondo l'università, un impianto da 1 MW in perovskite ha funzionato nella stessa centrale a terra di un impianto commerciale da 3,5 MW al silicio (Nanjing University). Poiché i due impianti hanno dimensioni diverse, il confronto ha riguardato l'elettricità prodotta ogni giorno per unità di potenza installata.

Con questo criterio, riferisce l'università, l'impianto in perovskite ha superato quello al silicio del 3,42% a marzo, del 3,79% ad aprile e del 5,81% a maggio 2026. Sono dati forniti dall'università, relativi a un solo sito e a una sola primavera. Testate come il South China Morning Post li hanno ripresi senza verificarli in modo indipendente.

Il gruppo di Nanchino ha ottenuto risultati concreti: ha costruito un lotto di moduli in perovskite di dimensioni metriche, ha stabilito un record di efficienza certificato e ha usato un trattamento superficiale che nei test ha rallentato nettamente i danni da calore e umidità. Per dimostrare che questi pannelli producano più energia del silicio nel corso della loro vita serviranno anni di dati raccolti all'aperto in diversi climi, oltre a cifre sui costi di fabbrica. Renshine e i suoi partner sono nella posizione migliore per pubblicarli.