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Celle solari tandem perovskite-organiche: dalla Cina un nuovo record mondiale al 28,04%
Il team dell’Istituto di chimica dell’Accademia cinese delle scienze, guidato da Li Yongfang e Meng Lei, ha raggiunto un’efficienza certificata in regime stazionario del 28,04%, indicata come record mondiale per le ce... La strategia di “regolazione a tutte le fasi” mira a controllare i difetti durante la preparazio...
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Key takeaways
- Il team dell’Istituto di chimica dell’Accademia cinese delle scienze, guidato da Li Yongfang e Meng Lei, ha raggiunto un’efficienza certificata in regime stazionario del 28,04%, indicata come record mondiale per le ce...
- La strategia di “regolazione a tutte le fasi” mira a controllare i difetti durante la preparazione del materiale, la crescita del film e il funzionamento della cella, limitando la separazione degli alogenuri indotta d...
- La cella ha conservato il 90% dell’efficienza iniziale dopo 625 ore di illuminazione continua.
- L’architettura, potenzialmente compatibile con processi da soluzione come il rivestimento slot die e la produzione roll to roll, potrebbe favorire dispositivi sottili, leggeri, flessibili e conformabili.
AI Prompt
openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: What did the Chinese Academy of Sciences team led by Academician Li Yongfang and researcher Meng Lei achieve, as reported in Nature on Augus. Article summary: The CAS team led by Li Yongfang and Meng Lei reported a record perovskite–organic tandem solar cell: a certified steady-state power-conversion efficiency of 28.04%. The reported Nature publication date appears to be July. Topic tags: general, academic, general web. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermarks, charts with fake num
Un gruppo di ricerca dell’Istituto di chimica dell’Accademia cinese delle scienze, guidato dall’accademico Li Yongfang e dal ricercatore Meng Lei, ha realizzato una cella solare tandem perovskite-organica con un’efficienza di conversione della potenza certificata in regime stazionario del 28,04%. Il risultato è stato presentato come un record mondiale per questa classe di dispositivi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature il 13 luglio 2026, non il 21 agosto. 18
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Il dato sull’efficienza, però, non è l’unico elemento rilevante. Il team ha cercato di affrontare una delle principali debolezze delle perovskiti ad ampio bandgap: la tendenza, sotto la luce, a separarsi in fasi con diversa composizione alogenica. Questo fenomeno può ridurre la tensione e le prestazioni della cella durante il funzionamento.
Il risultato in numeri
La cella tandem monolitica ha raggiunto un’efficienza massima del 28,80%, mentre la misurazione certificata in regime stazionario si è attestata al 28,04%. 18 Prima dell’integrazione con la cella organica inferiore, la sottocella superiore in perovskite ad ampio bandgap avrebbe inoltre raggiunto una tensione a circuito aperto particolarmente elevata per questa tipologia di dispositivo.
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Secondo le comunicazioni dell’istituto e dei media statali cinesi, il dispositivo ha mantenuto il 90% dell’efficienza iniziale dopo 625 ore di illuminazione continua. 18
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Si tratta comunque di risultati ottenuti su celle di laboratorio. Non dimostrano, da soli, che la tecnologia sia già pronta per la produzione commerciale o per l’impiego nello spazio.
Perché sovrapporre due celle può aumentare l’efficienza
Una cella solare tandem combina due sottocelle fotoattive, progettate per assorbire porzioni diverse dello spettro solare. In questo caso, la perovskite ad ampio bandgap è collocata sopra una sottocella organica a bandgap più stretto.
- La sottocella superiore in perovskite assorbe soprattutto i fotoni a energia più elevata.
- La sottocella organica inferiore sfrutta una parte della luce a energia più bassa che attraversa lo strato superiore.
Lavorando insieme, i due materiali possono utilizzare lo spettro solare in modo più completo rispetto a un singolo assorbitore. Le celle tandem perovskite-organiche sono infatti costituite da una sottocella superiore in perovskite ad ampio bandgap e da una sottocella organica a bandgap più stretto, collegate in serie. 25
La natura dello strato organico può inoltre contribuire a schermare la perovskite da una parte dell’esposizione ambientale. L’entità di questa protezione dipende, tuttavia, dall’intera struttura del dispositivo e dalle condizioni operative.
La strategia dei materiali: intervenire sui difetti in tutte le fasi
Le perovskiti miste ad alogenuri e ad ampio bandgap sono interessanti per le celle tandem perché il loro bandgap può essere regolato per lavorare insieme a una cella posteriore a bandgap più basso. La stabilità sotto illuminazione rimane però una delle sfide principali.
Il gruppo dell’Accademia cinese delle scienze ha adottato un approccio definito “regolazione a tutte le fasi”. Invece di correggere i difetti soltanto dopo la formazione del film, i ricercatori hanno cercato di controllare i processi legati ai difetti durante la preparazione del materiale, la crescita del film e il successivo funzionamento sotto la luce. La strategia utilizza un additivo fototrasformabile per contribuire a stabilizzare la fase di perovskite mista. 17
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L’obiettivo è limitare la redistribuzione degli ioni alogenuri provocata dalla luce, che può creare regioni con bandgap differenti. Riducendo questa separazione di fase, il team punta a preservare sia la tensione della sottocella in perovskite sia la potenza complessiva della cella tandem durante l’illuminazione. 17
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L’approccio è importante perché efficienza e stabilità sono strettamente collegate nei dispositivi tandem ad ampio bandgap. Un record misurato all’inizio di una prova ha un valore pratico limitato se lo strato attivo cambia rapidamente sotto la luce di esercizio.
Perché si parla di celle leggere e flessibili
Gli strati perovskitici e organici possono essere depositati da soluzione, aprendo in linea di principio la strada a processi di produzione basati sul rivestimento. Tecniche come il rivestimento slot-die o la lavorazione roll-to-roll potrebbero permettere di realizzare dispositivi sottili, leggeri e adattabili alla forma della superficie. Il record, però, non dimostra ancora la possibilità di una produzione su scala industriale.
La ricerca precedente ha già prodotto dispositivi tandem perovskite-organici sia rigidi sia flessibili, spiegando perché questa architettura è considerata interessante per il fotovoltaico flessibile. 10
Tra i possibili impieghi rientrano:
- impianti fotovoltaici integrati in superfici architettoniche curve;
- fonti di energia indossabili o adattabili al corpo;
- sistemi di alimentazione leggeri per droni;
- strutture aerospaziali in cui massa e volume durante il trasporto sono fattori decisivi.
In questi contesti, il vantaggio non sarebbe necessariamente la sola efficienza massima. Un dispositivo leggero, pieghevole o capace di seguire una superficie curva potrebbe risultare utile dove i pannelli rigidi tradizionali sono difficili da installare, trasportare o dispiegare.
La tecnologia potrà alimentare pannelli satellitari arrotolabili?
L’ipotesi è tecnicamente plausibile e merita ulteriori ricerche: pannelli solari leggeri e flessibili potrebbero essere ripiegati o arrotolati durante il lancio e poi dispiegati in orbita. Il 28,04% riportato dal team, tuttavia, non equivale a una certificazione per l’impiego satellitare.
Prima di arrivare a un sistema spaziale, sarebbe necessario verificare almeno:
- la resistenza alle radiazioni ultraviolette e alle particelle energetiche;
- la stabilità nel vuoto e il controllo del degassamento dei materiali;
- la capacità di sopportare cicli termici ripetuti;
- la robustezza meccanica durante lancio, dispiegamento e funzionamento;
- la continuità delle prestazioni su aree più grandi e in moduli interconnessi.
Le prove disponibili stabiliscono un record certificato di efficienza e un risultato di stabilità sotto illuminazione. Non dimostrano invece la qualificazione per l’ambiente spaziale. La distinzione è essenziale quando si passa da una piccola cella da laboratorio a un sistema destinato al volo.
Il prossimo ostacolo: passare dal record al prodotto
La tappa ingegneristica più importante sarà probabilmente una scalabilità riproducibile: trasformare la cella record di piccola area in sott moduli uniformi e, successivamente, in moduli flessibili con interconnessioni e incapsulamento affidabili.
Sarà inoltre necessario misurare il comportamento dell’intero dispositivo in combinazioni realistiche di calore, luce, umidità, flessione, vuoto e radiazioni. Una cella ad alte prestazioni diventa un prodotto utilizzabile soltanto quando i risultati possono essere ripetuti su aree più estese e mantenuti durante le sollecitazioni previste dall’applicazione finale.
Il risultato dell’Accademia cinese delle scienze rappresenta quindi due progressi insieme: un record certificato del 28,04% in regime stazionario per le celle tandem perovskite-organiche e una strategia sui materiali pensata per rendere più stabile la perovskite ad ampio bandgap sotto la luce. La sua importanza su scala industriale dipenderà dalla capacità di conservare questi vantaggi durante l’aumento della produzione e nei test di affidabilità specifici per ciascun impiego.
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La cella ha conservato il 90% dell’efficienza iniziale dopo 625 ore di illuminazione continua.