Una nuova cella solare a tripla giunzione in GaInP/GaInAs/Silicio
(Rinnovabili.it) – Le celle solari multi-giunzione forniscono un valido approccio per superare i limiti d’efficienza delle tradizionali celle in silicio standard. La tecnologia permette, infatti, di “accoppiare” semiconduttori diversi al fine di raccogliere una gamma più ampia dello spettro solare. Un esempio? Nel 2022 il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) ha realizzato una cella fotovoltaica a quattro giunzioni con semiconduttori del gruppo III-V capace il convertire il 47,6% della luce incidente in elettricità.
L’approccio sta dando nuove chance anche al silicio. Il materiale numero uno del fotovoltaico ha iniziato a sperimentare in questi anni diverse architetture a doppia giunzione in coppia con la perovskite, alzando di volta in volta la resa. Ma c’è anche chi ha voluto mettere alla prova il silicio in una cella solare a tripla giunzione assieme a materiali del gruppo III-V. E il risultato finale è da Guinness dei primati.
Sottocelle migliorate e un nuovo strato riflettente
Il lavoro porta ancora una volta la firma del Fraunhofer ISE. Gli ingegneri dell’Istituto tedesco hanno collaborato con i ricercatori dell’olandese AMOLF per realizzare una cella solare multi-giunzione con un’efficienza del 36,1%. Si tratta del valore più alto mai raggiunto impiegando il silicio.
La cella fotovoltaica messa assieme dal gruppo si basa su una sotto cella in “silicio TopCon”, design ad alta efficienza inventato presso il Fraunhofer ISE, e due strati composti da GaInP e GaInAs, anch’essi sviluppati dal centro tedesco. Questa sorta di sandwich è dotata di un riflettore posteriore in argento incorporato in un polimero, appositamente progettato presso AMOLF. Questo elemento migliora l’intrappolamento della luce all’interno della unità, consentendo di aumentare la resa.
“È un grande risultato per i ricercatori di entrambi i team combinare i migliori processi disponibili per realizzare congiuntamente un nuovo record di efficienza per una cella solare multi-giunzione basata sul silicio“, sottolinea Frank Dimroth del Fraunhofer ISE. “Sia il nuovo riflettore posteriore di AMOLF che la cella centrale GaInAsP migliorata del Fraunhofer hanno contribuito a questo risultato eccezionale”. Le nuove celle fotovoltaiche ad altissima efficienza sono attualmente più costose da produrre rispetto ai prodotti commerciali ma proprio grazie all’elevata resa offrono un grande vantaggio per le applicazioni in cui lo spazio disponibile è limitato.