Nuovi progressi per l’efficienza delle celle solari sottili in silicio
(Rinnovabili.it) – Le celle solari sottili rappresentano la giusta alternativa per portare il fotovoltaico lì dove le celle tradizionali non possono arrivare. Grazie a leggerezza, ridotto spessore e flessibilità si prestano, infatti, ad una maggiore integrazione. E dal momento che impiegano oltre il 90% di semiconduttore in meno, offrono anche dei vantaggi per il portafoglio. Di contro, però, proprio il loro ridotto spessore ne riduce l’efficienza. A conti fatti le celle solari a thin film riescono ad assorbire solo il 25% della luce che le attraversa.
Per risolvere il problema e incrementare l’efficienza di questa tecnologia, un gruppo di scienziati ha creato una speciale trappola fotonica. Il lavoro, condotto dai ricercatori dell’istituto danese AMOLF, della Surrey University e dell’Imperial College (entrambe in Inghilterra), ha portato alla creazione di una nuova nanostruttura progettata razionalmente che intrappola la luce all’interno della film sottile dando al semiconduttore maggiore possibilità di assorbire i fotoni.
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I ricercatori hanno progettato i loro nanopattern basandosi su un’organizzazione della materia che si trova spesso in natura, dall’ordine dell’universo alla distribuzione dei fotorecettori negli occhi degli uccelli: modelli iperuniformi disordinati. Il team ha dimostrato che non esiste una soluzione unica, ma piuttosto un’intera famiglia di modelli iperuniformi che offrono un’elevata flessibilità di progettazione senza compromettere le prestazioni ottiche.
I test di laboratorio hanno mostrato che celle solari sottili al silicio (spesso 1 μm) nanostrutturate riescono ad assorbire il 65% della luce solare. Valore molto vicino al limite di assorbimento teorico finale di circa il 70% e il più alto mai raggiunto per unità così sottili. “Sulla base delle elevate prestazioni di intrappolamento della luce dei nostri modelli – spiega Esther Alarcon Llado, a capo del gruppo AMOLF – stimiamo che si potrebbero ottenere efficienze fotovoltaiche superiori al 20% per una cella c-Si spessa 1 μm, il che rappresenterebbe una svolta assoluta”. La ricerca è stata pubblicata su ACS Photonics (testo in inglese).