Minuscole celle solari a strati che funzionano come un setaccio per la luce. Il nuovo design della George Washington University impiega un nuovo materiale per portare l'efficienza al 44,5%
(Rinnovabili.it) – Come una torta a più strati ma dalle dimensioni millimetriche. La nuova cella fotovoltaica ad alta efficienza, creata negli Stati Uniti, dosa e incastra sapientemente i materiali con cui è realizzata per portare le sue prestazioni all’estremo. L’obiettivo è riuscire a raccogliere l’energia dell’intero spettro luminoso e il lavoro svolto da Matthew Lumb dell’Università di George Washington ci va davvero molto vicino.
Il ricercatore, assieme ad alcuni colleghi, ha progettato e costruito un prototipo di solare a concentrazione con un’efficienza del 44,5%. Il design impila minuscole celle, ognuna con un semiconduttore differente, affinché il risultato finale sia una sorta di setaccio tecnologico per i raggi luminosi. Ogni strato assorbe l’energia dei fotoni incidenti in una gamma di lunghezze d’onda differente. Nel momento in cui la luce viene fatta passare attraverso l’unità, più della metà dell’energia disponibile è convertita in elettricità. In confronto, la cella fotovoltaica tradizionale converte appena un quarto dell’energia che la colpisce.
Un nuovo materiale per una cella fotovoltaica ad alta efficienza
Per poter ampliare la regione dello spettro luminoso da sfruttare, i ricercatori hanno impiegato una famiglia di materiali basati sull’antimoniuro di gallio (GaSb), semiconduttore che si trova solitamente nelle applicazioni laser a raggi infrarossi e nei fotorivelatori. Il GaSb permette di assorbire i fotoni con lunghezze d’onda più lunghe dei tradizionali semiconduttori. Quindi, ai ricercatori è bastato impilare la micro cella in antimoniuro di gallio assieme ad altre unità fv ad alta efficienza a base di arseniuro di gallio, che catturano fotoni a lunghezze d’onda più corte.
Lo studio e l’utilizzo del fotovoltaico multi-giunzione non è una novità. Tuttavia questo approccio ha due aspetti innovativi. In primo luogo, utilizza una famiglia di materiali ancora poco esplorata nel settore, quale il GaSb. Inoltre, la procedura di impilamento utilizza una tecnica nota come stampa per trasferimento, che consente l’assemblaggio tridimensionale di questi piccoli dispositivi con un elevato grado di precisione.
Realizzare questo tipo di cella fotovoltaica, avvertono gli scienziati, è molto costoso, tuttavia è importante mostrare il punto più alto di quello che è possibile ottenere in termini di efficienza. Nonostante i costi attuali dei materiali coinvolti, la tecnica utilizzata per creare le celle è davvero promettente.
