Un team della Washington State University ha sviluppato un modo più efficiente, sicuro ed economico per produrre tellururo di cadmio per applicazioni solari
Gli ultimi progressi per i pannelli fotovoltaici in CdTe
(Rinnovabili.it) – I prezzi dei pannelli fotovoltaici in CdTe? Da domani potrebbero essere ridotti ulteriormente grazie alla scoperta della Washington State University. I ricercatori dell’ateneo statunitense, in collaborazione con i colleghi del National Renewable Energy Laboratory (NREL) e del partner industriale Nious Technologies, hanno messo a punto un nuovo modo per produrre film in telloruro di cadmio o CdTe, un composto chimico cristallino da tempo impiegato nella tecnologia solare. Come semiconduttore presenta diversi vantaggi: sia il cadmio che il tellurio sono ottenibili dai rifiuti dei processi estrattivi dei minerali non ferrosi, ha una buona efficienza di conversione (dal 2016 First Solar detiene il record con una resa cellulare del 22,1%) la sua produzione richiede un minor consumo di acqua rispetto altre tecnologie; vanta il minor tempo di recupero dell’energia rispetto a qualsiasi altra soluzione fotovoltaica.
I continui miglioramenti apportati in questo segmento hanno permesso oggi ai pannelli fotovoltaici in CdTe di eguagliare l’efficienza del silicio multicristallino mantenendo la leadership nei prezzi.
Dall’altra parte della medaglia ci sono però gli svantaggi. Il telloruro di cadmio è tossico e produrlo, così come “trasformarlo” in celle solari, richiede parecchia attenzione. Le aziende che vogliono aprirsi a questo segmento devono necessariamente dotarsi di apparecchi costosi e ingombranti, con un processo di fabbricazione lento e senza alcuna flessibilità.
Nel dettaglio, l’attuale sintesi prevede la cottura del materiale CdTe in un tubo di vetro sigillato per contenere la reazione. Il processo richiede molto tempo, i tubi non sono riutilizzabili e ci sono forti limitazioni sulla quantità di calore, massa e pressione che il vetro può sopportare. E per evitare possibili esplosioni, l’industria deve limitare la dimensione dei cristalli di CdTe che posso crescere.
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Per rimuovere questi ostacoli e allargare la fetta di mercato riservata ai pannelli fotovoltaici in CdTe (oggi circa il 10 per cento), i ricercatori hanno sviluppato un nuovo processo di sintesi. La tecnologia risulta non solo più economica ed efficiente ma anche più sicura. Gli scienziati hanno utilizzato un crogiuolo in grafite molto resistente e un forno ad alta pressione: questo ambiente elimina completamente la possibilità di esplosioni e consente ai ricercatori di aggiungere facilmente un’alta concentrazione di materiali aggiuntivi – chiamati droganti – durante il processo per migliorare le prestazioni del semiconduttore.
“In questo momento c’è un enorme nodo nella produzione di materie prime”, ha detto Santosh Swain, coautore della ricerca. “L’industria solare ha aumentato costantemente l’efficienza dei dispositivi e della loro fabbricazione, ma per ottenere ulteriori miglioramenti in termini di efficienza e riduzione dei costi è necessario un miglioramento delle proprietà dei materiali CdTe”. I primi risultati di laboratorio hanno dimostrato ai ricercatori come sia possibile coltivare rapidamente una grande quantità di materiale CdTe d’elevata purezza. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Crystal Growth (testo in inglese)
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