Fonte: nrel.gov
Gli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno fabbricato una cella solare con un'efficienza di quasi il 50%.
La cella solare a sei giunti detiene ora il record mondiale per la più alta efficienza di conversione solare al 47,1%, misurata con illuminazione concentrata. Una variazione della stessa cella imposta anche il record di efficienza sotto l'illuminazione di un sole al 39,2%.
"Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale delle celle solari multigiunzione", ha affermato John Geisz, uno scienziato principale del gruppo fotovoltaico cristallino ad alta efficienza presso NREL e autore principale di un nuovo documento sulla cella da record.
L'articolo, " Celle solari a sei giunti III-V con efficienza di conversione del 47,1% a 143 soli di concentrazione ", appare sulla rivista Nature Energy. I coautori di Geisz sono scienziati della NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song e Thomas Moriarty.
Per costruire il dispositivo, i ricercatori NREL hanno fatto affidamento sui materiali III-V - così chiamati per la loro posizione sulla tavola periodica - che hanno una vasta gamma di proprietà di assorbimento della luce. Ciascuna delle sei giunzioni della cellula (gli strati fotoattivi) è appositamente progettata per catturare la luce da una parte specifica dello spettro solare. Il dispositivo contiene circa 140 strati totali di vari materiali III-V per supportare le prestazioni di queste giunzioni, e tuttavia è tre volte più stretto di un capello umano. A causa della loro natura altamente efficiente e dei costi associati alla loro realizzazione, le celle solari III-V sono spesso utilizzate per alimentare i satelliti, che premiano le prestazioni senza pari di III-V.
Sulla Terra, tuttavia, la cella solare a sei giunzioni è adatta per l'uso nel fotovoltaico a concentratore, ha affermato Ryan France, coautore e scienziato del III-V Multijunctions Group di NREL.
"Un modo per ridurre i costi è quello di ridurre l'area richiesta", ha detto, "e puoi farlo utilizzando uno specchio per catturare la luce e focalizzare la luce su un punto. Quindi puoi cavartela con un centesimo o addirittura un millesimo del materiale, rispetto a una cella di silicio a piastra piatta. Utilizzi molto meno materiale semiconduttore concentrando la luce. Un ulteriore vantaggio è che l'efficienza aumenta man mano che concentri la luce. "
La Francia ha descritto il potenziale per la cella solare di superare l'efficienza del 50% come "effettivamente molto realizzabile", ma che l'efficienza del 100% non può essere raggiunta a causa dei limiti fondamentali imposti dalla termodinamica.
Geisz ha affermato che attualmente il principale ostacolo alla ricerca per raggiungere il 50% di efficienza è quello di ridurre le barriere resistive all'interno della cellula che impediscono il flusso di corrente. Nel frattempo, rileva che NREL è anche fortemente impegnata nella riduzione del costo delle celle solari III-V, consentendo nuovi mercati per questi dispositivi ad alta efficienza. L'ufficio delle tecnologie per l' energia solare del Dipartimento statunitense dell'energia ha finanziato la ricerca.
NREL è il principale laboratorio nazionale del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per la ricerca e lo sviluppo delle energie rinnovabili e dell'efficienza energetica. NREL è gestito per il dipartimento Energia da The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
