Via la fase di doping del semiconduttore. Un gruppo di scienziati è riuscito a portare al 20% l’efficienza di una cella anche senza drogaggio
(Rinnovabili.it) – Il fotovoltaico più efficiente? Quello più semplice (progettualmente parlando). Di questa opinione è un gruppo di ingegneri che è riuscito a creare delle celle solari ad alta efficienza in solo sette passi. Pubblicato sulla rivista scientifica Nature Energy, il lavoro è il risultato di una collaborazione internazionale tra il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), il politecnico svizzero EPFL, e l’Australian National University (ANU). L’obiettivo della ricerca era quello di semplificare l’attuale processo di fabbricazione del fotovoltaico in silicio applicando un nuovo mix di materiali ad un design standard.
Il lavoro si è concentrato su una speciale combinazione di ossido di molibdeno e fluoruro di litio che ha eliminato la necessità della fase di “doping” del semiconduttore. Il doping, o più semplicemente drogaggio, è un processo che introduce atomi estranei nelle molecole del semiconduttore ed è essenziale per la costruzione di una cella solare: esso permette di creare una differenza di potenziale in grado di separare i portatori di carica, migliorando di conseguenza la conduttività. Di contro però, il drogaggio rende anche la fabbricazione delle celle più complicata e provoca predite prestazionali.
“L’industria delle celle solari è guidato dalla necessità di ridurre i costi e aumentare le prestazioni,” spiega James Bullock, l’autore principale dello studio. “I convenzionali dispositivi in silicio utilizzano il doping di impurità, che comporta una serie di limitazioni tali da rendere più difficile il progresso. Se si osserva invece l’architettura della cella solare che abbiamo prodotto, è molto semplice. Questa semplicità può tradursi in una riduzione dei costi”.
Fino ad ieri il fotovoltaico in silicio cristallino senza drogaggio non ha mai superato un’efficienza della conversione della luce solare in elettricità del 14%, vale a dire oltre 6 punti percentuali in meno rispetto alle celle convenzionali. Il nuovo studio, però, ha prodotto un’unita priva di drogante – ribattezzata cella DASH (dopant free asymmetric heterocontact) – con un rendimento prossimo al 20 per cento.
In questo studio, il team di ricerca ha utilizzato un nucleo di silicio cristallino e strati di silicio amorfo per la superficie passivante. Quindi sono stati applicati rivestimenti ultrasottili di ossido di molibdeno sul lato della cella rivolto al sole e fluoruro di litio alla superficie inferiore. I due strati agiscono come contatti per le cariche. Secondo gli scienziati, inoltre, esiste anche un potenziale per adattare il mix materiale utilizzato, per migliorare le prestazioni di transistor a semiconduttore.
