Come la combinazione di due materiali supera i limiti fisici del silicio tradizionale
Le celle tandem perovskite‑silicio superano il limite del silicio (DMR-AI07_26)
Le celle tandem perovskite‑silicio superano il limite del silicio: catturano più luce e raggiungono oltre il 35% di efficienza, rivoluzionando il fotovoltaico.
Le celle solari tradizionali al silicio si stanno avvicinando al loro limite teorico di efficienza (limite di Shockley-Queisser, ~29,4%). Per superare questo ostacolo, la ricerca scientifica punta sulla perovskite, un materiale dal bandgap ampio e sintonizzabile ideale per catturare la luce visibile e ad alta energia (blu/UV). Sovrapponendo uno strato superiore in perovskite a uno inferiore in silicio, nasce la cella tandem: la perovskite assorbe i fotoni ad alta energia, mentre il silicio cattura l'infrarosso. Questa architettura combinata eleva il limite teorico oltre il 45% e supera già il 35% nei record di laboratorio, posizionandosi come la vera svolta della transizione energetica.
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Perché le celle tandem sono importanti
Le celle tandem sono considerate la chiave per il futuro del fotovoltaico perché permettono di superare le barriere fisiche invalicabili per le tecnologie attuali, portando l'efficienza energetica a livelli mai visti prima
Il limite teorico del silicio (Shockley-Queisser)
Una cella solare può usare solo una parte della luce del Sole:
· Se la luce ha troppa energia, la cella spreca l’eccesso sotto forma di calore.
· Se la luce ha troppa poca energia, la cella non riesce a usarla.
Risultato: anche se il Sole è potentissimo, una cella in silicio non può superare circa il 29% di efficienza. Questo numero è il limite di Shockley‑Queisser.
Per una cella a singola giunzione in silicio è fissato a circa il 29,4%
Attualmente, le migliori celle commerciali al silicio (come le tecnologie TOPCon o HJT) hanno raggiunto efficienze di laboratorio intorno al 26,7% - 27,8%, lasciando margini di miglioramento minimi prima della saturazione.
Raggiungere efficienze più alte con il solo silicio è diventato scientificamente ed economicamente proibitivo
Perché serve una tecnologia complementare
In una cella a giunzione singola, gran parte dell'energia solare viene sprecata: i fotoni con troppa energia generano calore (termalizzazione), mentre quelli con poca energia attraversano la cella senza essere catturati (trasmissione)
Per abbattere i costi l'industria deve trovare soluzioni che sfruttino meglio lo spettro solare. La strategia vincente è l'uso di materiali complementari
Le celle tandem sovrappongono due assorbitori con diverse bande proibite (bandgap)
Ogni materiale assorbitore ha una sua “porta di ingresso” per la luce, chiamata banda proibita (o bandgap).
· Il primo strato (perovskite) cattura la luce più energica, quella visibile.
Il secondo strato (silicio) cattura la luce meno energica, come l’infrarosso.
Le celle tandem sovrappongono due assorbitori con diverse bande proibite (DMR-AI07_26)
La perovskite (strato superiore) ha un bandgap ampio e sintonizzabile, ideale per catturare i fotoni ad alta energia (luce blu/UV). Il silicio (strato inferiore) cattura i fotoni a bassa energia nel vicino infrarosso che la perovskite lascia passare.
Questa combinazione permette di spingere il limite teorico delle celle a due giunzioni oltre il 45%, superando già oggi in laboratorio la soglia del 35,0%
Le celle tandem perovskite-silicio catturano più luce e trasformano più energia, posizionandosi come l'unica tecnologia in grado di raccogliere il testimone dal silicio tradizionale per guidare la transizione energetica globale
Per saperne di più:
👉Perovskite: cosa sono e perché rivoluzioneranno il fotovoltaico nel 2026
Nel 2026 le perovskite rivoluzionano il fotovoltaico: materiali sottili, efficienti e flessibili che superano il silicio e aprono la via alle celle tandem
Cos’è una cella tandem
Una cella tandem è un dispositivo composto da due celle fotovoltaiche sovrapposte che lavorano in sinergia per trasformare la luce solare in elettricità in modo più efficiente rispetto a una cella singola
In questa architettura, la cella superiore (tipicamente in perovskite) cattura i fotoni ad alta energia, mentre la cella inferiore (solitamente in silicio) raccoglie i fotoni a bassa energia che attraversano lo strato superiore
Esistono due modi principali per collegare queste celle
Tandem 2T (Monolitiche) Le due celle sono integrate fisicamente in un unico blocco, dove la cella superiore viene cresciuta direttamente sopra quella inferiore
Tandem 4T (Meccaniche) Le due celle sono fabbricate in modo indipendente e poi sovrapposte meccanicamente o accoppiate otticamente
le celle tandem perovskite-silicio 2T rappresentano la soluzione più promettente per superare i limiti del silicio tradizionale e abbattere il costo dell'energia solare nel prossimo decennio
L'aumento di efficienza con la soluzione Tandem, a parità di kw , quanto fa risparmiare?
Oltre al risparmio sui costi fissi, le celle tandem offrono un vantaggio operativo.
Catturando una porzione più ampia dello spettro solare, queste celle possono produrre fino al 20% di energia in più per metro quadro
Dati preliminari sul campo suggeriscono che i sistemi tandem possono fornire tra l'8% e il 15% in più di energia annua rispetto ai moduli in silicio premium, a seconda della temperatura e delle condizioni di luce
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