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Perovskite e grafene nei pannelli fotovoltaici di terza generazione, l’avant-garde est italienne

A Héraklion, la capitale de la Crète, c’è un nuovo parco solare made in Italy dove si stanno sperimentando i panlli fotovoltaici più avanzati del mondo. Non solo sono basati sulla nuova star del fotovoltaico, ovvero la pérovskitema sphrutano anche graphène e autres matériaux bidimensionnels. Lo sviluppo e la réalisation si deve ai chercheurs dell’Università di Roma Tor Vergata, della startup BeDimensional SpA, Greatcell Solar Italia, l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l’Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR -ISM) e dell’Università di Siena, insieme all’Università ellenica del Mediterraneo.

La qualité principale de ces panneaux est qu’ils conviendront à l’Italie, à l’Europe et théoriquement au monde entier emanciparsi dal silicio. Un materiale che per l’altissima domanda, i costi energyi e l’instabilità politica sta condizionando negativamente le produzioni di ogni industria che ha che fare con transistor, celle solari e equipements a semiconducttori – quindi anche l’matériel informatique et smartphone.

Le thème est caldissimo. Le même vice-président de la Commissione Europea for le relazioni interistituzionali e le prospettive strategyhe, Maros Sefcovic, a gennaio ha sollevato il problema delle interruzioni di fornitura del silicio. Historiquement il principal producteur de silicium à la Chine avec environ 6,6 millions de tonnes all’anno, seguito dalla Russie il est aveugle Brésil avec produzioni di respectivement 640mila et 430mila tonnes. L’unique solution propose sono di potenziare estrazione, produzione e terminación europea.

Pannelli di terza generation

In nuovi pannelli risolvono il problema alla radice accontonando il silicio e giocando la carta dei materiali alternativevi, come si evince dall’article publié su Énergie naturelle. « Le travail est né d’un projet communautaire lancé en octobre 2013 qui a impliqué des chercheurs et des scientifiques de tous les pays. Dix ans de recherche sur le graphène et un budget d’un milliard d’euros lui ont permis de jeter les bases de nombreuses applications industrielles di oggi. E il nostro è uno dei campi di impiego, appunto quello fotovoltaico », ci spiega Francesco Bonaccorsoco-fondateur et directeur scientifique de la startup Bedimensional.

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Questo pero è solo un tassello dei pannelli di terza generazione. « Noi avevamo un problema : non sapevamo come gestire le interface de celle-ci fotovoltaiche innovante« , il ajoute Aldo de Carlo, directeur dell’Istituto di Struttura della Materia del Cnr e Deputy del Work Package Energy Generation della Graphene Flagship. « Sì, avevamo a remplacé le classico silicio avec la stampa di una cella a cinque strati (layer) di cui quello centrale in perovksite, il materiale diffusamente riconisotto come la nuova avantgarde, ma mancava un elemento che assicurasse efficiància complessiva ».

Il nodo è che pendant ce temps dans un pannello photovoltaïque tradizionale la génération delle cariche e il loro transport si concrettizza di fatto su un singolo materiale, in quelli nuovi su diversi tipi.

En particulier, quello italiano ha una structure d’un sandwich dove vi sono strati con la sola perovksite, che si occupano della generazione, e altri abbinati ad altri materiali che estraggono la carica elettrica.

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Le problème fondamental est de garder la mancaza di un‘interface di dialogo e transferade adequata fra gli strati. Qui la scelta del graphène, che si produire dal processo di esfoliazione della grafite. « L’abbiamo scelto per migliorare il transport di cariche verso il photoanodo (l’elettrodo il traverseo il quale entra la radiazione luminosa) e puntato sul disolfuro di molybdeno come interfacia verso l’altro elettrodo; ed è questa la grande svolta. E poi non « Il existe un parc solaire dans le monde avec des panneaux de ce type. Normalement, dans les expériences en laboratoire, des cellules de 0,1 centimètre carré sont utilisées. Nous avons fabriqué 400 modules pour les neuf panneaux avec un total de 4,5 mètres carrés », souligne Bonaccorso. dehors.

Si parla di una potenza in uscita superiore a 250 W, analoga a quella generabile con 60 celle di silicio cristallino assemble in un pannello da 160 x 90 cm. Secondo i tecnicos, Produce 1 kWh di elektricità con questo parco solare optimizato ha un‘impronta ambientale lowere di circa il 50% rispetto all’utilizzo dei mix di electrificati actualmente utilisazione in Europa. Senza contare l’avantage di riuscire a gestire meglio i picchi di calore ambientale: nei Paesi caldi l’efficenza di conversione è più elevata rispetto ai modelli tradizionali.

Ancora qualche anno di sviluppo

Il risultato raggiunto dal team di ricerca fa ben sperare per il futuro. La technologie a démontré sa fonction ; jeL’efficacité actuelle est de 18% contre 26% du photovoltaïque traditionnel. « Però sono convinto che si possa fare meglio e superare la tecnologia al silicio. E poi il total control della filiera produttiva serebbe una svolta epocale, especialmente in questo sectoro. La stampa delle celle podrème essere fatta in Italia or comunque in Europe », il souligne Bonaccorso.

Per quanto riguarda il ciclo di vita si è rilevato che l’evaporazione dell’oro nell’elettrodo posteriore est probablement l’élément le plus critique. La solution réside dans le remplacement de ce composant par du graphène, et BeDimensional y travaille. L’ultima critique riguarda la structure de pérovskite che oggi contient des atomes de piombo ; anche questa problema può essere superata e diversi gruppi di ricerca stanno focalizzando gli efforts in questa direzione.

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« Nous n’ouvrirons pas un produit commercial avant trois ans, mais je suis confiant car il s’agit de l’émancipation totale des producteurs historiques, de la possibilité d’employer des machines européennes et de la perspective de réduire même l’impact environnemental. Le silicium nécessite une température très élevée » per la sua terminación e la creation di un wafer. Un costo energyo che pottremmo riturtre ultimatee con il fotovoltaico a perovskite », conclut Di Carlo.

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