Celle solari, scopriamo qual è la migliore e la motivazione dietro a questa scelta: maturità tecnologica, efficienza di conversione fotovoltaica, costi di produzione e stabilità dei materiali.
Con la crescente domanda globale di energie rinnovabili, l’energia solare, considerata una delle fonti di energia pulita più promettenti, ha attirato ampia attenzione. Nel campo delle tecnologie per le celle solari, le celle in perovskite e quelle in silicio rappresentano attualmente le due più popolari linee tecnologiche. Ognuna possiede vantaggi e sfide uniche, quindi quale delle due è migliore? Questo articolo confronterà approfonditamente le due tecnologie da diversi punti di vista, aiutando i lettori a comprendere appieno i pro e i contro di queste due tipologie di celle solari.
1. Celle solari e Maturità tecnologica
Le celle solari in silicio sono attualmente il tipo di cella solare più diffuso sul mercato, con una storia di sviluppo che supera il mezzo secolo. Il loro processo di produzione è relativamente maturo, con attrezzature e catene di approvvigionamento ben sviluppate e un alto grado di industrializzazione. Una vasta esperienza pratica e una lunga validazione di mercato hanno permesso alle celle solari in silicio di eccellere in termini di affidabilità e stabilità.
D’altra parte, le celle in perovskite, come tecnologia emergente, hanno compiuto significativi progressi negli ultimi anni, con un rapido aumento dell’efficienza di conversione. Tuttavia, rispetto alle celle in silicio, l’applicazione commerciale delle celle in perovskite è ancora agli inizi, e i processi di produzione correlati sono in continua ottimizzazione. Sebbene il loro potenziale sia enorme, la produzione su larga scala e la stabilità a lungo termine necessitano di ulteriori verifiche e miglioramenti.
2. Efficienza di conversione fotovoltaica
Le celle solari in silicio monocristallino commerciali attualmente hanno un’efficienza di conversione che supera il 25%, mentre le celle in silicio policristallino e a film sottile presentano efficienze leggermente inferiori. Il materiale in silicio possiede buone prestazioni di conversione fotovoltaica e, con i continui progressi tecnologici, l’efficienza delle celle in silicio ha ancora margini di miglioramento.
Attualmente, le celle in perovskite hanno raggiunto un’efficienza di conversione superiore al 25% in condizioni di laboratorio, paragonabile anche superiore in alcuni casi alle celle in silicio commerciali. Inoltre, i materiali in perovskite possiedono una migliore capacità di assorbimento della luce e una banda proibita regolabile, che conferiscono loro un maggiore potenziale in applicazioni innovative come celle multigiunzione e celle flessibili.
3. Costi di produzione
Il processo di purificazione del silicio e la crescita dei cristalli sono complessi e ad alto consumo energetico, il che comporta costi di produzione elevati. Inoltre, lo spessore maggiore delle celle in silicio e l’uso intensivo di materiale aumentano ulteriormente i costi di produzione. Tuttavia, con i progressi tecnologici e l’espansione della scala produttiva, i costi delle celle in silicio sono diminuiti di anno in anno, offrendo una forte competitività di mercato.
Al contrario, il processo di produzione delle celle in perovskite è relativamente semplice. Esse possono essere prodotte su larga scala attraverso metodi a bassa temperatura come il metodo a soluzione o la spruzzatura, che sono processi a basso costo. Questo conferisce alle celle in perovskite un vantaggio evidente in termini di materiali e costi di produzione. Un altro aspetto importante è che le materie prime per i materiali in perovskite sono abbondanti e a basso costo, il che potrebbe ulteriormente ridurre i costi di produzione complessivi.
4. Stabilità dei materiali e durabilità delle celle solari
Le celle in silicio possiedono un’eccellente stabilità e durabilità, potendo operare a lungo termine in diverse condizioni ambientali, con una vita utile generalmente superiore ai 25 anni. Questo ha permesso alle celle solari in silicio di essere ampiamente adottate in ambiti domestici, commerciali e nelle grandi centrali fotovoltaiche.
Tuttavia, rispetto alle celle in silicio, le celle in perovskite presentano ancora notevoli lacune in termini di durabilità. La stabilità dei materiali in perovskite rimane uno dei principali ostacoli alla loro applicazione commerciale. Le celle in perovskite sono sensibili all’umidità, all’ossigeno e alle alte temperature, il che può favorire la loro degradazione e influenzare le prestazioni a lungo termine. Attualmente, i ricercatori stanno migliorando la stabilità delle celle in perovskite attraverso tecniche come l’ingegneria del dopaggio e delle interfacce.
5. Eco-compatibilità
Il materiale principale delle celle in silicio è l’elemento silicio, abbondante nella crosta terrestre e con buona riciclabilità. Tuttavia, il processo di produzione comporta un alto consumo energetico e una considerevole impronta di carbonio. Inoltre, alcune sostanze chimiche utilizzate nella produzione di celle solari in silicio ad alta efficienza possono avere impatti ambientali.
I materiali in perovskite spesso contengono piombo, e la tossicità e l’inquinamento ambientale causati dal piombo hanno suscitato ampia preoccupazione. Nonostante ciò, i ricercatori stanno esplorando materiali in perovskite senza piombo e tecnologie di incapsulamento per ridurre l’impatto ambientale. Inoltre, i bassi costi e l’alta efficienza delle celle in perovskite contribuiscono alla diffusione delle energie rinnovabili, migliorando indirettamente l’ambiente.
Conclusione
Le celle in perovskite e quelle in silicio presentano entrambe vantaggi e svantaggi. Le celle in silicio, grazie alla loro tecnologia matura, elevata affidabilità e stabilità a lungo termine, continuano a mantenere una posizione di rilievo sul mercato. D’altra parte, le celle in perovskite, con la loro alta efficienza, basso costo e flessibilità di produzione, mostrano un forte potenziale competitivo. Stanford Advanced Materials (SAM) offre materiali in silicio e in perovskite.
