Un nuovo design taglia i costi di produzione del fotovoltaico multigiunzione, una delle tecnologie più efficienti nel campo dell’energia solare
(Rinnovabili.it) – Il nuovo sforzo congiunto tra il MIT e il Masdar Institute of Science and Technology potrebbe aver raggiunto l’ultimo traguardo in fatto di energia solare. Nonostante negli ultimi anni il fotovoltaico abbia ridotto drasticamente costi di produzione e di vendita, gli scienziati continuano a cercare nuovi modi per migliorarne l’efficienza abbassando ulteriormente i prezzi. L’obiettivo è semplice: eclissare completamente i carburanti fossili su scala globale. Un target che sembra oggi a portata di mano grazie al lavoro svolto dai due celebri istituti di ricerca.
Il team di ingegneri ha migliorato il design del fotovoltaico multigiunzione progettando quella che è stata subito battezzata come “step cell”. Il nome è legato allo stesso processo di fabbricazione, che prevede di posizionare due strati di materiale fotoattivo in maniera graduale, a formare una sorta di gradino. La cella così creata, è in grado di raggiungere efficienze teoriche che vanno oltre il 40% ed efficienze pratiche stimate del 35%. Per mero confronto, l’attuale detentore del record mondiale di efficienza ha raggiunto solo il 24,1%. La step cell del Masdar Institute-MIT è unica nel suo genere in quanto unisce un comune strato in silicio ad uno a base di fosfuro di arseniuro di gallio, che trasforma i fotoni ad alta energia normalmente persi dal silicio.
Un nuovo design per il fotovoltaico multigiunzione
Lo strato di silicio appare esattamente come un gradino di strati sfalsati: sopra c’è il fosfuro arseniuro di gallio (GaAsP) che cattura i fotoni ad alta energia (dal giallo chiaro, verde e blu), sotto il silicio che assorbe i fotoni a bassa energia (inviati attraverso la parte superiore e dall’ambiente). “Abbiamo capito che quando lo strato superiore di fosfuro arseniuro di gallio rivestiva completamente il silicio inferiore, i fotoni a bassa energia erano assorbiti dal silicio germanio – il substrato sul quale viene fatto crescere il GaAsP – e quindi la cella solare aveva un’efficienza molto più bassa”, spiega Abina Abdul Hadi, del Masdar Institute. Attraverso il nuovo design che espone in parte il silicio “siamo stati in grado di aumentare notevolmente l’efficienza”.
E al contrario di altri progressi compiuti nel campo del fotovoltaico multigiunzione, questo non richiede alti costi di fabbricazione al punto da far sperare al team di portare le loro step cell sul mercato entro i prossimi due anni.
Gli scienziati hanno presentato il loro primo proof-of-concept a giugno presso il 43° IEEE Photovoltaic Specialists Conference a Portland, Oregon. I risultati sono stati riportati anche nel Journal of Applied Physics.
