a perovskite promette di rivoluzionare il fotovoltaico: la startup Sofab Inks raccoglie 6 milioni di dollari per superare i limiti di durata e aprire alla produzione industriale.
Per decenni, i tradizionali pannelli solari in silicio blu o neri sono stati il simbolo dell’energia pulita, rappresentando il motore della transizione energetica. Tuttavia, negli ultimi anni la tecnologia tradizionale sta mostrando le sue falle, il silicio infatti oltre un certo livello di efficienza energetica non riesce ad andare.
Questo margine d’ombra ha spinto gli studiosi a cercare un’alternativa nella perovskite (titanato di calcio), un minerale scoperto nel 1839 sui Monti Urali da Gustav Rose. Si tratta di un materiale cristallino capace di assorbire la luce con un’efficacia senza precedenti ed estremamente facile da stampare su superfici flessibili con costi ridotti.
Come funziona una cella solare e perché la perovskite è migliore del silicio
Una cella fotovoltaica è una sequenza modulare di strati sottilissimi, ciascuno con un compito ben preciso. Quando la radiazione solare raggiunge il materiale centrale, genera delle cariche elettriche (elettroni); questi ultimi devono poi attraversare lo strato di trasporto degli elettroni (ETL) per essere canalizzati all’esterno e trasformati nell’elettricità che alimenta le nostre reti.
Quando questo cuore centrale è costituito da perovskite anziché da silicio, il salto prestazionale è netto. Il minerale presenta infatti una migliore capacità di assorbimento della luce e una maggiore versatilità di produzione. Il silicio sfrutta infatti solo una porzione limitata dello spettro solare e richiede piastre rigide lavorate ad altissime temperature, al contrario la perovskite cattura una gamma molto più ampia di lunghezze d’onda, compresa la luce diffusa o debole.
Inoltre, questo minerale può essere disciolto in forma fluida e stampato come un inchiostro su pellicole sottili e pieghevoli, consentendo di produrre moduli ultraleggeri e integrabili su vetrate con costi energetici di fabbricazione nettamente inferiori. Tuttavia, se esposta in modo prolungato a calore costante, umidità e forte illuminazione, la struttura della perovskite tende a degradarsi rapidamente. Per questo motivo, nonostante le migliori prestazioni, per anni questo materiale non è stato preso in seria considerazione per la fabbricazione su larga scala dei pannelli solari.
Il punto debole del fotovoltaico del futuro: l’ostacolo del C60
Fino ad oggi, per realizzare lo strato ETL all’interno delle celle a perovskite, l’industria si è affidata a una molecola standard a base di carbonio, nota come C60 (un fullerene). Se da un lato questa soluzione consente di raggiungere un’elevata efficienza energetica nei test condotti all’interno di ambienti controllati in laboratorio, le cose cambiano radicalmente quando si passa alla produzione di massa.
In particolar modo, le ricerche condotte dal National Renewable Energy Laboratory (NREL) e dall’Arizona State University hanno identificato l’interfaccia tra la perovskite e il C60 come una causa primaria di dispersione della tensione. Inoltre, l’energia di frattura del C60 è ridotta e, sotto la spinta delle variazioni termiche e dell’usura all’aperto, finisce per provocare la separazione degli strati (delaminazione).
Il caso Sofab Inks e la svolta della perovskite
A cambiare le carte in tavola ci ha pensato la startup statunitense Sofab Inks, con sede a Louisville nel Kentucky, che ha recentemente annunciato un round di finanziamento iniziale da 6 milioni di dollari. L’operazione è stata guidata da Cloudberry Ventures, società di venture capital fondata dall’ex dirigente di Google Mahir Sahin.
L’azienda è riuscita a brevettare una soluzione per sostituire il C60, utilizzando un inchiostro tecnologico a base di nanoparticelle di ossido metallico, chiamato Tinfab. Come spiegato dal CEO Blake Martin, le nanoparticelle di Tinfab sono in grado di legarsi alla struttura della cella da sei a dieci volte più saldamente rispetto al fullerene, garantendo stabilità senza sacrificare l’efficienza.
I moduli contenenti Tinfab sono stati sottoposti a test accelerati di invecchiamento, nel corso dei quali sono stati esposti per 1.300 ore a un’illuminazione di 1.000 lux, all’85% di umidità relativa e a una temperatura di 65 °C. Il risultato è stato molto soddisfacente, la tecnologia ha infatti dimostrato di mantenere un’efficienza normalizzata prossima al 100%. Inoltre, applicato su moduli a giunzione singola da 30 centimetri, il nuovo strato ha registrato un’efficienza di conversione pari al 22,3%.
Grazie al nuovo finanziamento da 6 milioni di dollari, Sofab Inks punta ora a triplicare il team di ingegneri e scalare la produzione fino a 100 volte per adattare il materiale Tinfab ai pannelli commerciali standard (1x2 metri). La startup è già in trattative o in collaborazione con circa il 90% degli operatori del settore, affiancata da partner strategici per la stampa industriale e la produzione dei primi moduli sul mercato, così da spingere la perovskite come una realtà commerciale.
