Un team di ricercatori della Tohoku University ha creato una nuova tipologia di celle solari a film sottile pronta con materiali abbondanti, facili da raffinare e priva di tossicità
La cella solare in monosolfuro di stagno inizia il percorso di ottimizzazione
Rinnovabili.it) – Il settore fotovoltaico dà ogni giorno il suo benvenuto a nuovi test e sperimentazioni atti a migliorare resa, capacità e anche sostenibilità. L’ultimo lavoro a guardare al lato ambientale della tecnologia arriva da un gruppo di ricercatori giapponesi, creatori di una cella solare in monosolfuro di stagno (SnS).
Il team della Tohoku University, nella città di Sendai, voleva creare un film sottile ad alta efficienza che fosse anche facile e sicuro da produrre. Le attuali celle solari a thin film, infatti impiegano spesso semiconduttori come tellururo di cadmio e seleniuro di rame indio gallio, composti che contengono elementi rari e tossici. Al contrario, lo stagno e lo zolfo sono abbondanti, facili da raffinare e sicuri per la salute e l’ambiente.
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La chiave per la nuova cella solare in monosolfuro di stagno risiede nell’omogiunzione p-n, ossia l’interfaccia che separa le parti dello stesso semiconduttore sottoposte a drogaggio di tipo differente. Se da un lato l’SnS di tipo P (caratterizzata da un eccesso di lacune) è facile da fabbricare, dall’altro quella tipo N (con un eccesso di elettroni) richiede passaggi molto più complessi che fino a ieri ne hanno bloccato la produzione.
Tuttavia il team, guidato da Sakiko Kawanishi e Issei Suzuki dell’Istituto di ricerca multidisciplinare per i materiali avanzati, è riuscito a superare questa barriera fabbricando un’omogiunzione p-n direttamente su grande cristallo singolo SnS di tipo N. Questi cristalli sono stati coltivati utilizzando una tecnica originale rilasciata nell’agosto 2020.
Il risultato? La tensione a circuito aperto della cella solare di nuova creazione, che contribuisce all’efficienza di conversione, ha registrato 360 mV anche senza l’ottimizzazione del dispositivo. “Questo è notevole – ha spiegato Kawanishi – poiché si tratta del nostro primo prototipo, ma ha comunque registrato la tensione a circuito aperto comparabile a quella dei dispositivi basati su SnS eterogiunzione precedentemente eleborati”. Sebbene l’efficienza di conversione del “primo” dispositivo sia ancora dell’1,4%, il gruppo prevede di poter superare rapidamente la migliore efficienza dei dispositivi a eterogiunzione (~ 5%) grazie all’ottimizzazione. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Solar RRL(testo in inglese) il 25 febbraio 2021.
