Ricercatori dell'Università di Roma Tor Vergata, l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e il suo spin-off, Graphene Flagship Associate Member BeDimensional, in collaborazione con ENEA hanno combinato con successo il grafene con celle solari tandem perovskite-silicio per raggiungere efficienze fino al 26,3%.

Inoltre, hanno immaginato un nuovo metodo di produzione che, grazie alla versatilità del grafene, permette di ridurre i costi di produzione e potrebbe portare alla produzione di pannelli solari di grande superficie. Le celle solari tandem a base di grafene raddoppiano quasi l'efficienza del silicio puro.

Le leggi della fisica limitano l'efficienza massima delle celle solari al silicio al 32%. Per tale motivo, gli scienziati hanno passato decenni a cercare di trovare altre alternative, come III-V e perovskiti. Però, questi ultimi presentano diverse sfide produttive, e aumentare la produzione di pannelli solari è un passo fondamentale verso il successo. Con 'celle tandem, "Gli scienziati avevano precedentemente combinato i vantaggi sia del silicio che della perovskite, tuttavia la stabilità, l'efficienza e la produzione su larga scala sembravano ancora un sogno a tutti gli effetti.

Ma poi è entrato in gioco il grafene, e potrebbe essere un punto di svolta. I ricercatori di Graphene Flagship hanno identificato il suo potenziale per la raccolta di energia, e infatti hanno dedicato due diversi "Progetti punta di diamante" orientati al settore per scavare nelle possibilità delle celle solari a base di grafene.

Questo nuovo articolo pubblicato su Joule , intitolato "Impilati meccanicamente, cella solare tandem perovskite/silicio a due terminali a base di grafene con efficienza stabilizzata del 25,9%, " è un'altra prova che il grafene e i relativi materiali stratificati consentiranno la commercializzazione di pannelli solari di grandi dimensioni più efficienti ed economici.

Aldo di Carlo, autore principale e ricercatore in Graphene Flagship partner Università di Roma Tor Vergata, spiega:"Il nostro nuovo approccio alla produzione di celle solari tandem abilitate al grafene offre un doppio vantaggio. Primo, può essere applicato per potenziare tutti i diversi tipi di celle solari perovskite attualmente disponibili, compresi quelli lavorati ad alte temperature. Ma soprattutto, possiamo incorporare il nostro grafene utilizzando i diffusi metodi di produzione delle soluzioni, " chiave per implementare ulteriormente le nostre tecnologie a livello industriale e fornire grandi superfici, pannelli solari abilitati al grafene."

Francesco Bonaccorso, coautore, co-fondatore dello spin-off Graphene Flagship BeDimensional, afferma:"Questo approccio innovativo proposto nel contesto del Graphene Flagship è il primo passo verso lo sviluppo di celle solari tandem che offrono un'efficienza superiore al limite dei dispositivi in ​​silicio a giunzione singola. I materiali stratificati saranno fondamentali per raggiungere questo obiettivo".

Emmanuel Kymakis, Capofila del pacchetto di lavoro per la generazione di energia del grafene, afferma:"Ci sono alcuni problemi di compatibilità che devono essere affrontati prima del pieno sfruttamento del concetto di PV tandem perovskite-Si. Questo lavoro pionieristico dimostra che l'integrazione degli inchiostri GRM con morfologia on-demand e proprietà optoelettroniche sintonizzabili in una struttura tandem, può portare a una produzione industriale ad alto rendimento. Il grafene e i materiali correlati migliorano le prestazioni, stabilità e scalabilità di questi dispositivi. La configurazione impilata silicio-perovskite fungerà da base per il nuovo progetto Graphene Flagship Spearhead GRAPES, in cui avrà luogo una fabbricazione in linea pilota di celle solari tandem perovskite-silicio a base di grafene, spianando la strada verso la rottura della barriera di efficienza del 30% e una significativa diminuzione del costo livellato dell'energia."

Andrea C. Ferrari, Responsabile scientifico e tecnologico dell'ammiraglia del grafene e presidente del suo comitato di gestione, aggiunge:"L'applicazione del grafene e dei materiali correlati alla generazione di energia solare è stata riconosciuta come una priorità strategica sin dall'inizio del Graphene Flagship. La prima fattoria solare a base di grafene è stata istituita quest'anno. Questi nuovi risultati sono alla base del nostro sforzo per la dopo tre anni per produrre pannelli che definiscono lo stato dell'arte.Questo mostra anche come il lavoro del Flagship Graphene si allinei fortemente con gli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite.