Evoluzione delle celle fotovoltaiche

Il presente lavoro di tesi analizza l'evoluzione tecnologica delle celle fotovoltaiche, focalizzandosi sul passaggio dai sistemi tradizionali alle soluzioni innovative di terza generazione. L’obiettivo della ricerca è indagare come il superamento dei limiti fisici dei semiconduttori classici sia diventato una priorità per l'incremento dell'efficienza energetica globale. Nella prima parte dell’elaborato viene esaminato il funzionamento delle celle di prima e seconda generazione, con particolare attenzione al silicio cristallino, evidenziandone i punti di forza e i vincoli intrinseci, primo fra tutti il limite di Shockley-Queisser. Questo confine fisico definisce la massima efficienza teorica ottenibile da una cella a singola giunzione, rendendo necessaria l'esplorazione di nuovi materiali. La sezione centrale della tesi approfondisce le tecnologie di terza generazione, ponendo l'accento sulle straordinarie proprietà fotoelettriche delle perovskiti. Viene analizzato come la versatilità di questi materiali consenta di modulare il bandgap, offrendo una soluzione complementare al silicio. Infine, l'analisi si concentra sulle celle solari tandem silicio-perovskite. Questa architettura ibrida permette di ottimizzare l’assorbimento dello spettro solare, riducendo le perdite per termalizzazione e superando le performance dei dispositivi a singolo materiale. Le conclusioni del lavoro evidenziano le sfide ancora aperte, quali la stabilità a lungo termine e la scalabilità industriale, delineando il ruolo cruciale che queste tecnologie ricopriranno nella transizione energetica futura.