Gli scienziati del 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 del sole al 39,2%.

“Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale delle celle solari multigiunzione”, ha dichiarato John Geisz, uno tra i principali scienziati del gruppo di ricerca sul fotovoltaico cristallino ad alta efficienza presso NREL.

L’articolo, “Celle solari a sei giunzioni III-V con efficienza di conversione del 47,1% a 143 soli di concentrazione”, appare sulla rivista Nature Energy . I coautori di Geisz sono gli 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 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 usando uno specchio per catturare la luce e focalizzare la luce su un punto. Quindi puoi cavartela con un centesimo o anche un millesimo del materiale. Si utilizza molto meno materiale semiconduttore concentrando la luce. Un ulteriore vantaggio è che l’efficienza aumenta quando si concentra la luce. “

La Francia ha descritto la ricerca come “altamente realizzabile”.

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 l’accesso a nuovi mercati per questi dispositivi ad alta efficienza.