Nuovo record CEA-3SUN per le celle solari perovskite-silicio

Un team di ricercatori francesi in collaborazione con gli esperti della mega factory siciliana ha creato una cella fotovoltaica tandem perovskite/Si di 9 cm2 con un’efficienza di conversione del 30,8%

I passi avanti dell’architettura tandem monolitica perovskite/silicio

C’è un nuovo record mondiale nel settore fotovoltaico e ancora una volta coinvolge la perovskite. A segnarlo è la ricerca condotta dall’istituto di ricerca francese CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) e 3SUN, la megafactory fotovoltaica siciliana. Gli scienziati hanno creato celle solari perovskite-silicio con un’area attiva di 9 centimetri quadrati e un’efficienza di conversione della luce in elettricità del 30,8%.

Il valore, certificato in maniera indipendente, è il più alto al mondo raggiunto su una superficie così ampia. Ma, soprattutto, rappresenta un incremento di ben 2,4 punti percentuali sul record segnalato dagli stessi ricercatori solo un anno fa.

“Siamo molto orgogliosi di questo nuovo record“, afferma entusiasta François Legalland, direttore del Laboratorio di innovazione per le nuove tecnologie energetiche e i nanomateriali (LITEN) del CEA. “ La nostra partnership con 3SUN, uno dei principali attori industriali europei del settore, dura ormai da oltre 10 anni e rimane dinamica. Stiamo costantemente migliorando questo record e dimostrando che non è inevitabile che la produzione di moduli fotovoltaici sia dominata quasi esclusivamente dall’Asia. Gli attori della ricerca e dell’industria possono ancora essere competitivi in Europa. Questa è un’ottima notizia per la nostra sovranità industriale ed energetica ”.

Cosa sono le celle solari perovskite-silicio?

Si tratta di celle fotovoltaiche con un’architettura tandem, composta da un’unità in silicio per convertire la parte meno energetica dello spettro solare, e da una in perovskite, che assorbe e converte la parte più energetica dello spettro solare.

Per creare la versione monolitica a due terminali si impila uno strato assorbente in perovskite ibrida organica-inorganica (compresi gli strati di trasporto di elettroni e lacune) sopra uno strato di silicio cristallino di tipo n, con uno strato di ricombinazione tra di loro, realizzato generalmente con silicio amorfo idrogenato o silicio nanocristallino.

I vantaggi? In questo modo è possibile assorbire una parte più ampia dello spettro solare e aumentare l’efficienza di conversione, andando oltre il limite teorico di efficienza del silicio. Per la precisione il limite teorico superiore per questa combinazione è del 40%.

Sfruttando tutti i benefici delle perovskiti: bandgap sintonizzabile, elevato coefficiente di assorbimento della luce, costi ridotti, nessun rischio nella catena di fornitura e processi di produzione a minor consumo energetico.

Ovviamente vi sono sfide ancora aperte, a cominciare dall’industrializzazione del metodo di deposizione dello strato di perovskite e dallo scale up della tecnologia. Risulta anche indispensabile migliorare la stabilità e la durata di queste celle, poiché le perovskiti ibride sono particolarmente sensibili all’umidità.

Il record 2025 di 3SUN-CEA

In un anno di sviluppo, i team CEA e 3SUN hanno guadagnato 2,4 punti percentuali di efficienza sulle celle solari perovskite-silicio passando dal 28,4% di gennaio 2024 al 30,8% di gennaio 2025. È sulla base di questo slancio che il programma di ricerca tra CEA e 3SUN continuerà, quest’anno e oltre, ad affrontare le ultime barriere al passaggio alla produzione di massa. Gli obiettivi del team? Aumentare ulteriormente la superficie, migliorandone la durata.

 “Questo progresso rappresenta un passo significativo verso la produzione su larga scala di celle solari Tandem”, spiega Stefano Lorenzi, responsabile di 3SUN. “Queste celle, grazie alle loro elevate prestazioni, sono destinate a sostituire le tradizionali celle solari al silicio. Si prevede che nei prossimi anni questa tecnologia diventerà lo standard nel settore fotovoltaico, superando i limiti delle celle al silicio. Si tratta di un progresso tecnologico è fondamentale per mantenere la competitività europea e promuovere un futuro più sostenibile”.