Un minerale scoperto da "soli" 200 anni trova applicazione nel fotovoltaico permettendo rese maggiori e una quantità di utilizzi inaspettati
Lev Alekseyevich von Perovski era uno di quei gentiluomini ottocenteschi che tutti possiamo immaginare seduto in uno dei salotti che costellano le pagine di Tolstoj. Appassionato di archeologia e numismatica, fu anche uno straordinario mineralogista. Non si deve a lui però la scoperta del minerale che porta il suo nome, la perovskite, ma a un altro mineralogista, il tedesco Gustav Rose che la scoprì e identificò sugli Urali nel 1839, dedicandola al collega russo. Rose era anche uno studioso dell'elettricità nei minerali che mise in correlazione con la chimica degli stessi, intuendo le proprietà che due secoli più tardi faranno (forse) della perovskite il futuro dell'energia solare. Una definizione che può sembrare enfatica anche se, a utilizzare questa metafora, sono sempre di più esponenti nel mondo della scienza come in quello dell'industria. Per due motivi principali: la perovskite costa (molto) meno del silicio attualmente in uso e ha rese nettamente maggiori, con un probema non di poco conto legato alla sua resistenza all'esterno.
Tutti pazzi per la perovskite
La "febbre" per questo minerale con una base di titanato di calcio sta crescendo in tutto il mondo. Notizia di pochi giorni fa: la First Solar, uno dei maggiori operatori mondiali del settore solare, ha acquisito una start up svedese attiva proprio nella produzione di sistemi basati su questo materiale. Le ricerche si moltiplicano, da Oxford che lavora sulle celle multistrato fino a Cina e Australia. Anche in Italia l'interesse è alto. Il Politecnico di Milano, spiega il Corriere della Sera, sta lavorando su stabilità e efficienza delle celle a perovskite per prolungarne la vita operativa, proteggendola dall'umidità, e aumentare l'efficienza fotovoltaica agendo sul reticolo cristallino.
Un ricercatore al lavoro sulle celle di perovskite/silicio (foto Media ENEA)
L'ENEA, dopo gli importanti risultati già raggiuti nel 2021, ha condotto nuove sperimentazioni sul tema all'interno del programma "Ricerca di Sistema elettrico - Progetto integrato Fotovoltaico ad alta efficienza”, condotto in collaborazione con Cnr, RSE e varie università. Il programma riguarda in particolare lo sviluppo della nuova generazione di celle solari con la tecnologia “tandem” perovskite/silicio: questa prevede la cella posteriore in silicio e quella frontale in perovskite. Ogni cella è deputata ad assorbire la radiazione solare nella finestra spettrale più appropriata, riuscendo così a sfruttare al meglio la luce incidente sul dispositivo con un conseguente incremento di efficienza.
I risultati, presentati in occasione della Giornata mondiale del Sole il 3 maggio, sono decisamente promettenti: il livello di efficienza della conversione supera il 28% avvicinandosi alla soglia psicologica del 30%, considerato da molti un traguardo di fondamentale importanza. Le ricerche effettuate nei Centri ricerche di Portici (Napoli) e Casaccia (Roma) si sono concentrate anche su altri aspetti tecnici di adattabilità dei pannelli, in particolare strutture semitrasparenti a film sottile spettralmente selettive (aree fino a 100 cm2) e moduli fotovoltaici semitrasparenti che possono essere impiegati nelle serre, coniugando così le esigenze del fotovoltaico e quello della fotosintesi nelle piante coltivate.
Perovskite: ce ne sarà per tutti?
Integrare il fotovoltaico nell'attività produttiva e nel paesaggio, rendendolo un elemento quasi naturale delle attività produttive e del paesaggio: la strada italiana per la transizione energetica sembra passare da qui e da un utilizzo sempre più massiccio e pervasivo di questo minerale che, attualmente, è sotto la lente d'ingrandimento anche per quanto riguarda la sua conducibilità e le conseguenti potenzialità di utilizzo nelle telecomunicazioni: la capacità di operare nello spettro dei terahertz invece degli attuali gigahertz potrebbe rivoluzionare il settore nell'ambito di una decina di anni. Queste molteplici applicazioni rischiano di essere frenate da un'eccessiva domanda di materia prima? Per fortuna no perché la perovskite è il quarto minerale più abbondante sulla Terra e importanti giacimenti si trovano negli Stati Uniti, in Brasile, in Australia e in varie regioni dell'Asia e dell'Africa, ma anche in Germania, Francia, Svizzera, Austria. In Italia si può trovare in sedimenti vulcanici laziali e campani.