Nuovi progressi per il fotovoltaico a film sottile in CIGS
(Rinnovabili.it) – Possiede una quota di mercato ancora estremamente limitata ma gli sforzi per aumentarne resa e maturità tecnologica non si sono mai esauriti. Parliamo del fotovoltaico in CIGS – seleniuro di rame indio gallio – prodotto caratterizzato da un elevato coefficiente di assorbimento. Così elevato che, a differenza delle tradizionali celle solari in silicio, bastano appena 1 o 2 micrometri per formare lo strato attivo. E nonostante per molto tempo il gap di efficienza tra silicio policristallino e CIGS sia rimasto elevato, quest’ultimo si è sempre dimostrato la tecnologia più promettente nel campo del fotovoltaico a film sottile, assieme al CdTe.
Oggi il divario con il cSi a livello di cella si è accorciato parecchio, complice una serie di record raggiunti nella fase di laboratorio. L’ultimo? Quello segnato dall’Università di Uppsala, in Svezia. Qui un gruppo di ricercatori ha messo a punto delle unità al seleniuro di rame indio gallio in grado di convertire il 23,64% della luce in elettricità. Si tratta del più alto valore mai raggiunto al mondo, che sottrae il primato a Solar Frontier. A febbraio 2019, infatti, l’azienda giapponese aveva ha registrato un’efficienza di conversione del 23,35% su una cella da 1 cm². Ora l’ateneo svedese si riappropria di un record che aveva toccato per la prima volta addirittura negli anni ’90.
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Fotovoltaico in CIGS, come è fatto?
Le celle solari in CIGS sono costituite da una lastra di vetro rivestita con diversi strati, ciascuno dei quali ha un compito specifico. Il materiale fotoattivo è costituito, per l’appunto, da rame, indio, gallio e seleniuro. Questo strato è posto tra un contatto posteriore di molibdeno metallico e un contatto frontale trasparente. Per rendere l’unità il più efficiente, i ricercatori dell’Università di Uppsala assieme al First Solar European Technology Center hanno implementato una serie di strategie. Ad esempio hanno introdotto un po’ di argento nell’assorbitore. E hanno impiegato un profilo di gallio simile a un “bastone da hockey” con un’alta concentrazione dell’elemento vicino al contatto in molibdeno e una inferiore e nella regione più vicina allo strato tampone in solfuro di cadmio, per ridurre le perdite di tensione a circuito aperto. Inoltre per rendere la cella solare il più efficiente possibile nella separazione degli elettroni, lo strato CIGS è stato trattato con fluoruro di rubidio. “L’equilibrio tra i due metalli alcalini, sodio e rubidio, e la composizione dello strato CIGS sono fondamentali per l’efficienza di conversione”, spiega l’ateneo in una nota stampa.
“Il fatto che ora deteniamo il record mondiale significa molto sia per l’Università di Uppsala che per il First Solar European Technology Center”, afferma Matika Edoff, professoressa della tecnologia solare presso l’Università. “Per il fotovoltaico CIGS, noto per l’elevata affidabilità, un record mondiale significa anche che potrebbe offrire una valida alternativa per le nuove applicazioni, ad esempio, celle solari tandem. Questo è importante per i nostri colleghi ricercatori in tutto il mondo”.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Energy.