Un gruppo di ricerca dell'Università di Nanjing, in collaborazione con l'Istituto Fujian per la Ricerca sulla Struttura della Materia dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha portato l'efficienza delle celle solari tandem perovskite-organiche a un nuovo record: 27,35% in laboratorio, sceso a 26,88% nella certificazione indipendente. Il risultato, pubblicato il 7 settembre 2026 sulla rivista Joule e guidato dal chimico Qingdong Zheng, supera il precedente primato del 26,4% stabilito a giugno 2025 dal Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) e apre una strada complementare a quella, ben più nota, delle celle tandem perovskite-silicio: un fotovoltaico interamente a film sottile, senza wafer di silicio, potenzialmente leggero e flessibile.
TRL 3 — Ricerca sperimentale: cella di piccola area validata in laboratorio con certificazione indipendente delle prestazioni, non ancora su celle di area maggiore o moduli
Impatto potenziale: medio
Una famiglia di celle tandem meno conosciuta, ma promettente
Quando si parla di fotovoltaico tandem, l'attenzione del settore va quasi sempre alle celle perovskite-silicio, che nel 2026 hanno già superato il 34% di efficienza in laboratorio e sono oggetto di investimenti industriali concreti da parte di produttori come LONGi, Oxford PV e Qcells. Esiste però una seconda famiglia di dispositivi tandem, meno matura ma concettualmente diversa: le celle perovskite-organiche, in cui uno strato di perovskite ad ampio band-gap viene abbinato non a un wafer di silicio cristallino, ma a una cella solare organica a basso band-gap, capace di assorbire la parte di spettro nel vicino infrarosso che la perovskite lascia passare. Il vantaggio potenziale è netto: niente wafer di silicio, niente alte temperature di processo, e la possibilità — se la tecnologia maturasse — di realizzare celle leggere e flessibili anziché rigide. Il limite, finora, è stato altrettanto netto: le celle tandem perovskite-organiche hanno sempre reso meno delle perovskite-silicio e delle celle interamente in perovskite (tandem "all-perovskite", oggi oltre il 29%), soprattutto perché la sottocella organica a basso band-gap genera meno corrente fotoelettrica delle sue alternative.
L'accettore Zh-F: la novità che ha sbloccato il record
Il progresso annunciato dal team di Nanjing nasce da una nuova molecola accettrice per la sottocella organica, battezzata Zh-F: un composto con un nucleo "eteroeptacene" ricco di elettroni, privo di atomi di ponte ibridizzati sp3, e con catene laterali parzialmente fluorurate pensate per estendere l'assorbimento verso il vicino infrarosso. Anziché sostituire la miscela organica già collaudata PM6:BTP-eC9 — uno degli abbinamenti donatore-accettore più studiati nel fotovoltaico organico — i ricercatori l'hanno integrata con Zh-F come terzo componente, creando un'eterogiunzione ternaria a basso band-gap (1,23 eV per Zh-F, contro 1,82 eV dello strato di perovskite superiore). Come ha spiegato Zheng, l'aggiunta di Zh-F al sistema PM6 "migliora contemporaneamente la raccolta di fotoni nel vicino infrarosso, il trasporto di carica, la dissociazione degli eccitoni e la dinamica di ricombinazione, limitando al tempo stesso le perdite di tensione": in altre parole, il terzo componente non stravolge una ricetta già ottimizzata, ma ne corregge proprio il punto debole — la scarsa corrente generata nella parte rossa dello spettro — senza sacrificare la tensione, che nelle celle organiche è tipicamente il parametro più difficile da preservare quando si insegue più corrente.
I numeri del record: efficienza, tensione e stabilità
Il dispositivo completo impila, su substrato di vetro/ITO, uno strato di trasporto delle lacune in ossido di nichel (NiOx) e un monostrato autoassemblato Ph-4PACz, poi lo strato di perovskite ad ampio band-gap, uno strato di trasporto degli elettroni in C60, uno strato di interconnessione (la giunzione di ricombinazione tra le due sottocelle), un ulteriore monostrato Ph-2PACz selettivo per le lacune, l'assorbitore organico ternario PM6:BTP-eC9:Zh-F, uno strato di trasporto elettronico a base di perilene-diimmide (PDIP) e infine il contatto metallico in argento. Misurata separatamente, la sottocella di perovskite raggiunge il 19,45% di efficienza (tensione a circuito aperto 1,32 V, densità di corrente 17,63 mA/cm², fattore di riempimento 83,65%), mentre la sottocella organica arriva al 19,84% (tensione 0,853 V, densità di corrente 29,00 mA/cm², perdita di tensione contenuta a 0,510 V). Impilate in configurazione tandem, le due sottocelle restituiscono il 27,35% di efficienza in laboratorio, confermato al 26,88% dalla certificazione indipendente. Sul fronte della durata, il dispositivo non incapsulato ha mantenuto l'80% delle prestazioni iniziali dopo 744 ore — circa 31 giorni — di illuminazione continua equivalente a un sole: un risultato descritto dagli autori come un miglioramento della stabilità operativa rispetto ai precedenti design tandem perovskite-organici, anche se ancora lontano dalle migliaia di ore di esposizione in condizioni reali richieste per una certificazione di prodotto.
Perché la flessibilità conta: fotovoltaico integrato in edifici e veicoli
La caratteristica più interessante di questa famiglia di celle non è, almeno per ora, l'efficienza assoluta — che resta comunque sotto i valori delle tandem perovskite-silicio — ma il processo di fabbricazione: sia lo strato di perovskite sia l'assorbitore organico possono essere depositati da soluzione a temperatura ambiente, senza le alte temperature richieste dal wafer di silicio cristallino. È una caratteristica che, secondo i ricercatori, apre la porta a substrati flessibili e leggeri, con applicazioni potenziali nel fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV) su superfici curve o non portanti, e nel fotovoltaico integrato nei veicoli (VIPV), dove il peso e la rigidità di un pannello convenzionale sono un vincolo spesso insormontabile. Si tratta, in altre parole, di una tecnologia che non compete direttamente con le tandem perovskite-silicio sul terreno dell'efficienza per metro quadro degli impianti a terra o sui tetti, ma che potrebbe ritagliarsi una nicchia diversa, dove leggerezza e flessibilità contano più di qualche punto percentuale di efficienza.
Cosa resta da dimostrare
Il risultato pubblicato su Joule resta, a tutti gli effetti, un record di laboratorio: la cella testata ha un'area di pochi millimetri quadrati, non esistono ancora dimostrazioni su celle di area maggiore né tantomeno su moduli, e il test di stabilità di 744 ore — per quanto positivo rispetto ai design precedenti — è stato condotto su un dispositivo non incapsulato e in condizioni di laboratorio, non nell'ambiente esterno con le sue variazioni di temperatura, umidità e raggi UV. Resta inoltre un divario di efficienza non piccolo rispetto sia alle tandem perovskite-silicio (oltre il 34% in laboratorio) sia alle tandem all-perovskite (oltre il 29%): per la famiglia perovskite-organica, colmare questo divario mantenendo il vantaggio della processabilità a bassa temperatura è la sfida che ricercatori come Zheng indicano come prossimo passo.
Perché interessa il settore
Il fotovoltaico tandem, nelle sue diverse varianti, è la strada più credibile per superare il limite teorico di efficienza del silicio cristallino puro, attorno al 29%, ed è già oggetto di investimenti industriali concreti nella variante perovskite-silicio, come raccontato anche a proposito del record di tensione ottenuto da Soochow University e LONGi con un'architettura a nanoparticelle di zirconia. Il lavoro di Nanjing racconta una storia diversa e complementare: quella di una famiglia di celle tandem che rinuncia a parte dell'efficienza assoluta in cambio di un processo produttivo più semplice e di substrati potenzialmente flessibili e leggeri. Se i prossimi passi — celle di area maggiore, incapsulamento, test di stabilità in condizioni reali — confermeranno la tendenza mostrata in laboratorio, questa tecnologia potrebbe trovare un proprio spazio non nei grandi impianti a terra, dove il tandem perovskite-silicio è già la tecnologia di riferimento, ma in applicazioni di nicchia dove il peso e la curvatura contano più della resa per metro quadro: superfici curve o non portanti negli edifici, carrozzerie di veicoli, dispositivi portatili. È un percorso che, oggi, è ancora agli inizi.
Il commento di PINET
Per il sistema industriale italiano ed europeo, questa ricerca conta più come indicatore di direzione che come tecnologia a cui guardare nel breve periodo: il fotovoltaico perovskite-organico resta a uno stadio di laboratorio, con un divario di efficienza ancora ampio rispetto al tandem perovskite-silicio su cui si concentrano oggi gli investimenti industriali europei e cinesi. Vale però la pena tenerlo d'occhio per le applicazioni che il fotovoltaico rigido non riesce a servire bene: il recupero di edifici storici o vincolati, dove installare pannelli convenzionali è spesso impossibile per motivi strutturali o paesaggistici, e l'integrazione nei veicoli, un tema su cui la filiera automotive italiana potrebbe avere interesse a seguire gli sviluppi. Gli ostacoli pratici restano però consistenti: servono celle di area molto maggiore delle attuali, test di stabilità in condizioni reali su anni e non su settimane, e processi di incapsulamento specifici per substrati flessibili, prima che si possa parlare di una tecnologia matura per il mercato. Un giudizio equilibrato, oggi, colloca questa scoperta tra le innovazioni da monitorare con interesse ma senza aspettative di applicazione a breve termine.
Fonti: pv magazine Global, "Chinese scientists achieve record-breaking 27.35% efficiency for perovskite-organic tandem solar cell", con approfondimenti tecnici da Perovskite-Info, "New near-infrared acceptor brings perovskite-organic tandem cells to 27.35% efficiency" e dallo studio pubblicato su Joule.
