Celle solari di Perovskite: anche qui la Cina vuole prendere la guida industriale

Il panorama dell’energia solare sta subendo una trasformazione radicale e il cuore di questa rivoluzione sono le celle solari di perovskite (PSC).

Queste celle innovative stanno rapidamente emergendo come un’alternativa alla tradizionale tecnologia solare basata sul silicio, poco conventiente dal punto di vista del bilancio energetico, vantando non solo costi di produzione inferiori e maggiore flessibilità, ma anche impressionanti guadagni in termini di efficienza.

Nel 2009, le PSC erano a malapena un’ombra sul radar, con un’efficienza di conversione dell’energia pari a un misero 3,8%. Oggi hanno distrutto le aspettative, raggiungendo efficienze superiori al 26%. Ancora più notevoli sono le celle in tandem perovskite/silicio, che combinano i punti di forza di entrambi i materiali per raggiungere un’efficienza record mondiale del 33,9%, superando i limiti teorici di qualsiasi cella a singola giunzione. Questo rapido progresso ha suscitato la preoccupazione degli esperti. Dopo essere rimasti indietro nella produzione di celle al silicio, gli Stati Uniti e l’Europa rischiano ora di essere superati anche in questa tecnologia innovativa.

Mentre l’Occidente sta appena iniziando a interessarsi, la Cina ha assunto un ruolo decisivo nella rivoluzione della perovskite, puntanto alla produzione di massa. Il Paese ha assistito a un’impennata del numero di spin-off universitari che sono entrati nel settore fotovoltaico della perovskite, segnando un cambiamento significativo nel panorama dell’energia solare.

Queste startup, spesso guidate da ricercatori all’avanguardia e coltivate all’interno delle istituzioni accademiche, stanno facendo notevoli passi avanti nello sviluppo e nella commercializzazione di PSC di grandi dimensioni.

Funzionamento delle celle a Perovskite, da Phys.org

Uno di questi pionieri è Mellow Energy, emerso dall’Università di Jinan nel 2022. Sotto la guida del professor Mai Yaohua, l’azienda ha compiuto rapidi progressi, creando una linea di produzione pilota da 100 MW che sta già producendo moduli con un’efficienza di conversione di potenza certificata del 22,86%.

Un altro attore di rilievo è RenShine Solar, fondata dal professor Hairen Tan dell’Università di Nanchino. RenShine si rivolge a diversi settori, tra cui i veicoli elettrici, il fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV) e l’elettronica di consumo, sfruttando l’esclusiva tecnologia delle celle tandem in perovskite, che promette di spingere ancora più in là i limiti di efficienza. C’è poi la Photon Crystal Energy Technology, nota per la sua tecnologia proprietaria di stampa a film sottile che ha prodotto moduli di grande superficie con un’efficienza leader nel settore del 20,13%.

Stanno nascendo altri spin-off universitari. Infi-Solar, co-fondata dal professor Yi Chenyi, ha prodotto dispositivi altamente efficienti. Il professor Yang Xudong è stato nominato scienziato capo dalla SolaEon Technology. Il loro modulo ha raggiunto un alto livello di efficienza. Queste aziende rappresentano una nuova ondata di innovazione, guidata da una profonda conoscenza della tecnologia e dall’impegno per la sua commercializzazione.

Ma cosa rende questi spin-off universitari così cruciali per lo sviluppo della tecnologia della perovskite? A differenza delle aziende consolidate, che possono essere ostacolate da sistemi obsoleti e dall’attenzione ai profitti a breve termine, le università offrono un terreno fertile per la creatività e la ricerca a lungo termine. Questi ambienti accademici favoriscono il tipo di scoperte rivoluzionarie che sono essenziali per spingere i confini di una tecnologia nascente come la perovskite.

Consideriamo i limiti del silicio: dopo decenni di ricerca, il limite di efficienza teorica delle celle al silicio rimane limitato al 29,43%. Al contrario, le PSC a singola giunzione hanno un limite teorico del 33%, mentre le celle in tandem di perovskite possono potenzialmente raggiungere il 45%. Inoltre, i materiali di perovskite sono composti da elementi facilmente reperibili, il che li rende ideali per la produzione su larga scala senza i vincoli di risorse che possono affliggere altre tecnologie.

I professori che guidano questi spin-off non sono semplici scienziati, ma comprendono le evoluzioni del mercato.  Si rendono conto che l’attuale industria fotovoltaica è afflitta dalla mancanza di una tecnologia di base, spesso sviluppata nelle università e negli istituti di ricerca. Il professor Mai Yaohua, ad esempio, ha riflettuto a lungo sulla costante evoluzione dell’industria solare, con l’emergere di nuove aziende e l’indebolimento di quelle già affermate.

Insieme ad altri fondatori, ritiene che la risposta stia nello sviluppo di tecnologie veramente innovative. Sottolineano l’importanza del rigore scientifico nelle loro operazioni e sono spinti dal desiderio profondo di creare una fonte di energia veramente pulita e sostenibile. Riconoscono l’urgente necessità di un maggior numero di talenti della ricerca e di professionisti dell’industria specializzati nella tecnologia della perovskite e stanno adottando misure concrete per colmare questa lacuna.

Le celle a Perovskite sono anche flessibili

I vantaggi degli spin-off universitari cinesi

I vantaggi di cui godono questi spin-off universitari ad alta tecnologia sono innegabili. Hanno accesso diretto ai più recenti progressi tecnologici che emergono dalle loro istituzioni madri, consentendo loro di integrare rapidamente la ricerca all’avanguardia nei loro processi di sviluppo dei prodotti.

Inoltre, ereditano la cultura dell’innovazione che permea il mondo accademico, promuovendo uno spirito di sperimentazione e la volontà di esplorare soluzioni non convenzionali. Inoltre, beneficiano dei solidi sistemi di supporto forniti dalle università, tra cui l’accesso a strutture all’avanguardia, opportunità di finanziamento e una vasta rete di esperti. Questa cultura imprenditoriale attrae anche i talenti, raccogliendo persone appassionate che si dedicano ad avere un impatto tangibile sul settore delle energie rinnovabili.

Naturalmente, il percorso verso il successo commerciale non è privo di ostacoli. Queste aziende nascenti devono affrontare sfide significative, soprattutto in termini di finanziamenti, acquisizione di talenti e sviluppo tecnologico. La creazione di linee di produzione pilota è un’impresa ad alta intensità di capitale e garantire un investimento sufficiente può essere un compito scoraggiante. Bisogna trovare finanziatori, ma la provenienza dal mondo accademico facilità la capacità di trovare investitori pubblici e privati.

Inoltre, il settore del fotovoltaico a perovskite è relativamente nuovo, e quindi il pool di professionisti esperti è limitato. Attirare e trattenere i migliori talenti è una battaglia costante, soprattutto quando si compete con operatori già affermati. Infine, aumentare la produzione e allo stesso tempo garantire la stabilità, l’efficienza e la sostenibilità ambientale a lungo termine delle celle di perovskite richiede una ricerca e uno sviluppo continui.

Nonostante queste sfide, gli spin-off universitari ad alta tecnologia stanno svolgendo un ruolo indispensabile nel guidare l’industrializzazione della tecnologia fotovoltaica della perovskite. Esse fungono da ponte vitale tra il laboratorio e il mercato, traducendo le ricerche più innovative in prodotti commercialmente validi. Sono all’avanguardi nell’innovazione, spingendo i limiti del possibile con i PSC e accelerando la transizione verso un futuro energetico più pulito e sostenibile. La sinergia tra le forze di mercato, il riconoscimento governativo e le piattaforme di ricerca scientifica è essenziale per promuovere un ecosistema in cui questa tecnologia rivoluzionaria possa davvero prosperare, e sembra che la Cina sia attualmente in testa.

Il resto del mondo, in particolare gli Stati Uniti e l’Europa, potrebbe dover giocare d’anticipo se non vuole rimanere indietro in questa cruciale corsa tecnologica, ma ormai sembra già che siano in ritardo.