Dai record di efficienza oltre il 35% ai moduli flessibili per lo spazio: come la struttura ABX3 sta cambiando il solare
La Nuova Frontiera dell'Energia Solare (RDM-AI11_25)
Perovskiti 2026: dalla ricerca alla produzione, con celle 2T al 35% e nuove soluzioni per stabilità e applicazioni spaziali, mobili e architettoniche.
Nel 2026 le perovskiti segnano il definitivo passaggio dalla ricerca di laboratorio alla produzione pilota e commerciale. Grazie all'eccezionale capacità di assorbimento della luce e alla separazione delle cariche, questa tecnologia sta ridefinendo i limiti dell'energia solare. Il traguardo chiave è rappresentato dalle celle tandem perovskite-silicio a due terminali (2T), che hanno superato il limite teorico del silicio toccando un’efficienza record certificata del 35,0% (LONGi Solar). Restano da gestire le sfide legate alla stabilità termica e alle variazioni della struttura cristallina FAPbI3 alle diverse temperature ambientali, ma l'impiego di nuove miscele cationiche e incapsulamenti avanzati sta aprendo la strada ad applicazioni rivoluzionarie in campo spaziale, nella mobilità e nell'architettura.
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Nel 2026 le perovskite rivoluzionano il fotovoltaico: materiali sottili, efficienti e flessibili che superano il silicio e aprono la via alle celle tandem
Perovskiti: stato dell’arte e sviluppi 2026
Nel 2026, le perovskiti hanno consolidato la loro posizione come la tecnologia più dirompente del fotovoltaico di terza generazione, segnando il passaggio definitivo dai record di laboratorio alla produzione pilota e commerciale. Questo materiale, caratterizzato dalla struttura cristallina ABX3, permette di manipolare la materia a livello atomico per ottenere proprietà optoelettroniche uniche
Struttura cristallina delle perovskiti CH3NH3PbX3. Il catione metil-ammonio (CH3NH3+) è circondato dagli ottaedri PbX6. (credit Christopher Eames e altri)
Il Funzionamento delle Celle Solari a Perovskite
Le celle solari realizzate con materiali perovskitici rappresentano una tecnologia di nuova generazione. La loro efficienza nel convertire la luce solare in elettricità è eccezionale.
Il funzionamento di una cella a perovskite si basa su una serie di semplici passaggi:
- · Assorbimento della Luce Solare: Il materiale perovskite cattura i fotoni solari. Crea così delle coppie di cariche elettriche: gli elettroni e le lacune. Poiché la perovskite assorbe molto bene la luce, bastano strati sottili del materiale per catturare gran parte della radiazione solare.
Assorbimento della Luce Solare
- · Separazione delle Cariche: L'energia della luce spinge un elettrone in una posizione più esterna (banda di conduzione), lasciando dietro di sé una lacuna (nella banda di valenza). La struttura della cella e gli strati esterni sono pensati per separare subito queste cariche. Questo è essenziale per evitare che elettroni e lacune si riuniscano o si "ricombinino" perdendo energia.
Separazione delle cariche
- · Trasporto e Raccolta: Gli elettroni e le lacune, una volta separati, viaggiano verso elettrodi opposti. Usano strati specializzati: gli strati di trasporto degli elettroni (ETL) e gli strati di trasporto delle lacune (HTL). Infine, vengono raccolti ai contatti elettrici, generando così corrente continua.
- · Circuito Esterno: La corrente creata scorre nel circuito esterno per fornire energia utile. La quantità di tensione elettrica (voltaggio) che la cella produce dipende dalla composizione della perovskite e dalle proprietà elettriche degli elettrodi di contatto.
Alcuni ricercatori hanno studiato il comportamento di materiali come FAPbI3 al variare della temperatura.
La temperatura gioca un ruolo cruciale nel comportamento delle perovskiti come FAPbI3: non si tratta solo di un dettaglio sperimentale, ma di un fattore che può cambiare la struttura cristallina, la mobilità delle molecole interne e, di conseguenza, le proprietà elettroniche del materiale. A temperature diverse le perovskiti possono adottare fasi cristalline differenti, con diverse simmetrie e angoli di inclinazione degli ottaedri PbI6; queste variazioni modificano la banda proibita, l’assorbimento della luce e la capacità del materiale di trasportare cariche, con effetti diretti sull’efficienza di una cella solare.
Un elemento particolarmente sensibile alla temperatura sono i cationi organici (FA) che occupano gli spazi tra gli ottaedri. A temperature elevate questi cationi ruotano e riorientano rapidamente, contribuendo a un equilibrio dinamico che aiuta a schermare difetti e a facilitare il trasporto delle cariche. Al freddo, però, la loro mobilità può arrestarsi: lo studio mostra che i cationi FA si «congelano» in configurazioni metastabili che impediscono al sistema di raggiungere lo stato termodinamico più stabile. Questo congelamento spiega perché in laboratorio sia difficile osservare sempre la stessa struttura di base e perché alcuni esperimenti riportino risultati contrastanti.
Le conseguenze pratiche sono importanti: una fase metastabile o una transizione inattesa possono alterare la banda proibita, aumentare i tassi di ricombinazione o rendere il materiale più vulnerabile a degradazione sotto luce, umidità o stress termico. Per dispositivi installati in condizioni reali — soggetti a escursioni giorno-notte e stagionali — ciò può tradursi in perdita di performance o in una durata inferiore rispetto alle aspettative. Per questo motivo conoscere il comportamento alle diverse temperature è essenziale per progettare celle solari affidabili.
Le possibili contromisure includono la progettazione di miscele di cationi o modifiche chimiche che riducano la tendenza al congelamento, la messa a punto di passivazioni che limitino le trappole per le cariche e l’uso di incapsulamenti o controlli termici nei moduli per evitare che rimangano a lungo in condizioni critiche. Inoltre, è essenziale che i protocolli di test includano cicli termici realistici in grado di riprodurre le escursioni ambientali; solo così si potrà valutare la resilienza dei materiali nelle applicazioni reali.
Record di Efficienza e Tecnologia Tandem
Il traguardo tecnologico principale del 2026 è rappresentato dalle celle tandem perovskite-silicio, che superano i limiti fisici del silicio monocristallino (limite di Shockley-Queisser ~29,4%).
LONGi Solar detiene il primato mondiale con un’efficienza certificata del 35,0% su celle tandem perovskite‑silicio a due terminali (2T), un risultato che segna un punto di svolta per la tecnologia tandem.
Nel 2026, valori oltre il 34% sono stati raggiunti e documentati anche da altri attori industriali e accademici, confermando che le celle tandem stanno entrando in una fase di maturità tecnologica con prestazioni ormai superiori ai limiti del silicio singola giunzione.
La ricerca del 2025–2026 conferma che la configurazione monolitica a due terminali (2T) è oggi la soluzione più promettente per le celle tandem perovskite‑silicio
Applicazioni emergenti: moduli flessibili e settore spaziale
Le perovskiti stanno entrando in una fase pre‑commerciale grazie ai nuovi moduli ultraleggeri, pieghevoli e ad alta efficienza. Alla Japan PV Expo 2026, l’azienda BILIGHT ha presentato Solar Wing, un modulo perovskitico flessibile progettato per satelliti, droni, robotica mobile e superfici non planari.
I prototipi mostrano come la tecnologia stia evolvendo verso applicazioni dove il silicio non può competere:
- · aerospazio, grazie al peso minimo e alla resistenza alle vibrazioni
- · mobilità autonoma, con moduli adattabili a forme complesse
- · architettura avanzata, per facciate curve e materiali compositi
- · dispositivi portatili, grazie alla stampa roll‑to‑roll e ai costi ridotti
Questi sviluppi confermano che le perovskiti non sono più solo una tecnologia da laboratorio: stanno diventando una piattaforma versatile per il fotovoltaico di nuova generazione, capace di espandere l’energia solare in contesti finora irraggiungibili.
Verso la terza generazione fotovoltaica
Le perovskiti stanno guidando l’ingresso nella terza generazione fotovoltaica, grazie a efficienze record, processi produttivi a bassa temperatura e moduli ultraleggeri e flessibili. L’unione di prestazioni elevate e costi ridotti le rende una tecnologia decisiva per ampliare l’uso del solare in contesti finora irraggiungibili, accelerando la transizione energetica globale.
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Sangita Dutta, Erik Fransson, Tobias Hainer, Benjamin M. Gallant, Dominik J. Kubicki, Paul Erhart, Julia Wiktor. Revealing the Low-Temperature Phase of FAPbI3 Using a Machine-Learned Potential. Journal of the American Chemical Society, 2025
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