Arriva dalla Germania il nuovo primato d’efficienza per le celle solari III-V a base di silicio. Fraunhofer ISE: “abbiamo superato il limite teorico”
(Rinnovabili.it) – Qual è l’efficienza massima del fotovoltaico al silicio? Nei laboratori del Fraunhofer ISE la risposta è “non importa”. I ricercatori tedeschi sono riusciti a superare il limite teorico del semiconduttore storico per la tecnologia solare, grazie ad una nuova cella multigiunzione. Lavorando in collaborazione con gli ingegneri della società austriaca EV Group, gli scienziati hanno prodotto una cella solare III-V/Si a due contatti che mostra un’efficienza di conversione del 30,2% ossia 0,8 punti percentuali in più rispetto alla resa massima del fotovoltaico in silicio.
Per ottenere questo risultato, il team ha impiegato un processo della microelettronica chiamato “collegamento diretto su wafer” o “direct wafer bonding” che permette di trasferire alcuni micrometri di materiali semiconduttori dei Gruppi III e V sul silicio. Dopo l’attivazione al plasma, le due superfici sono state legate insieme attraverso la pressione. Gli atomi superficiali dello strato III-V hanno legato con quelli del silicio, formando un dispositivo monolitico. L’efficienza raggiunta dai ricercatori presenta una prima volta storica per questo tipo di fotovoltaico multigiunzione completamente integrato.
L’aspetto più interessante è la complessità della sua struttura interna praticamente invisibile dall’esterno. La cella perfettamente simile ad una convenzionale e pertanto – spiegano i ricercatori – può essere impiegata nei moduli fotovoltaici commerciali nello stesso modo. “Stiamo lavorando sui metodi per superare i limiti teorici delle celle solari al silicio”, spiega il Dott Frank Dimroth, capo dipartimento presso il Fraunhofer ISE. “La nostra esperienza di lunga data con le tecnologie al silicio e III-V, che ci ha permesso di raggiungere oggi questo traguardo”.
Nel dettaglio la struttura multigiunzione è realizzata da tre subcelle impilate una sopra l’altra. I cosiddetti “diodi tunnel” collegano internamente le tre unità fatte di gallio-indio-fosfuro (GaInP), gallio-arseniuro (GaAs) e silicio (Si) al fine di estendere la gamma di assorbimento dello spettro solare. La cella superiore (GaInP) assorbe la radiazione compresa tra 300 e 670 nm, quella in mezzo (GaAs) mezzo i fotoni tra i 500 e 890 nm e quella in fondo (Si) i raggi con una lunghezza d’onda compresa tra 650 e 1180 nm. L’obiettivo finale della ricerca è quello di produrre moduli fotovoltaici ad alta resa, con efficienze superiori al 30 per cento.
