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Un'importante ricerca condotta da una squadra internazionale di scienziati, guidata dal University College di Londra, ha portato allo sviluppo di una nuova generazione di pannelli solari progettati specificamente per essere utilizzati all'interno degli edifici. Queste innovative soluzioni si distinguono per un'efficienza sei volte superiore rispetto ai modelli esistenti. Sebbene attualmente questa tecnologia sia ancora in fase di sperimentazione, i risultati dei test di laboratorio lasciano presagire prospettive entusiasmanti per il loro impiego su larga scala. L'efficacia superiore di questi dispositivi potrebbe rendere rapidamente obsolete le tradizionali batterie usate per alimentare dispositivi domestici come telecomandi, tastiere, sensori e sistemi di allarme.
Il segreto di questa straordinaria efficienza risiede nell'utilizzo di pannelli solari a base di perovskite, che offrono miglioramenti significativi rispetto ai tipici pannelli solari in silicio. I pannelli in silicio, infatti, faticano a mantenere un buon livello di rendimento quando esposti alla luce in ambiente chiuso, mentre quelli in perovskite si adattano meglio alle specifiche lunghezze d'onda della luce ambientale.
Il processo di produzione di questi nuovi pannelli è anche più economico e meno complesso. Come spiegato dal dottor Mojtaba Abdi-Jalebi, autore senior dello studio, la fabbricazione dei pannelli solari in perovskite impiega materiali relativamente economici e può essere eseguita tramite procedimenti semplici, come la stampa.
Tuttavia, un problema intrinseco ai pannelli a base di perovskite consiste nella presenza di microscopici difetti nella loro struttura cristallina, che vengono chiamati "trappole". Queste trappole sono responsabili della dispersione dell'energia, che si trasforma in calore piuttosto che in elettricità, accelerando, inoltre, il processo di degrado del materiale nel tempo.
Per ovviare a queste limitazioni, i ricercatori hanno apportato alcune modifiche alla struttura del perovskite, tra cui l'aggiunta di cloruro di rubidio per favorire una crescita più uniforme dei cristalli. Sono stati inseriti anche due composti organici, l'N-dimetilottialammonio ioduro (DMOAI) e il fenetilammonio cloruro (PEACl), che hanno il compito di stabilizzare gli ioni e prevenire il loro rilassamento. Secondo il dottor Simin Huang, il principale autore dello studio, queste innovazioni hanno permesso di "ricompattare un torta tagliata", permettendo al carico energetico di circolare più liberamente.
Durante i test, i nuovi pannelli hanno dimostrato un'efficienza record nella conversione dell'energia, raggiungendo il 37,6% sotto un'illuminazione di 1000 lux, tipica di un ufficio ben illuminato. Questo rappresenta un record mondiale per elementi solari con una larghezza della banda di divieto di 1,75 eV, ottimizzati per funzionare all'interno.
Anche i test di durata hanno dato risultati positivi: dopo 100 giorni di utilizzo, i pannelli hanno mantenuto il 92% dell'efficienza iniziale, mentre i modelli standard hanno registrato solo il 76%. Pure dopo 300 ore di funzionamento a una temperatura di 55°C, le nuove soluzioni hanno mantenuto il 76% della loro capacità, a fronte del calo al 47% dei campioni standard.
Il dottor Abdi-Jalebi ha sottolineato che questa nuova tecnologia non solo supera in efficienza i pannelli commerciali, ma è anche significativamente più duratura rispetto ai prototipi precedenti. Questo apre interessanti prospettive per lo sviluppo di dispositivi alimentati dalla luce ambientale, senza la necessità di batterie. Con l'espansione dell'Internet delle Cose (IoT), si prevede che la domanda di soluzioni simili aumenterà notevolmente.
Attualmente, i ricercatori sono già in contatto con partner industriali interessati a portare questi pannelli innovativi fuori dai laboratori per un'applicazione commerciale su larga scala.
