Cella solare tandem, HBZ segna un nuovo record mondiale d’efficienza

Lo storico grafico del NREL sui record prestazionali del fotovoltaico riserva uno spazio speciale alla tecnologia perorovskite-CIGS realizzata dall’Helmholtz-Zentrum Berlin. Spiegano i ricercatori: “Si tratta di una combinazione estremamente leggera e stabile”

Cella solare tandem
Credits: HZB

Raggiunta un’efficienza del 24,16% con la nuova cella solare tandem a film sottile

(Rinnovabili.it) – Le perovskiti continuano a farsi spazio nel settore fotovoltaico, conquistando nuovi record. L’ultimo arriva dalla Germania dove alcuni scienziati dell’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hanno utilizzato questi ossidi di sintesi per incrementare l’efficienza delle unità multigiunzione. Nel dettaglio, il team ha realizzato una cella solare tandem perovskite-CIGS in grado di convertire il 24,16 per cento della luce incidente in elettricità.

Il valore è per ora unico al mondo e ha fatto meritare alla HZB un posto nello storico grafico del NREL statunitense. Il laboratorio americano, ormai da anni, pubblica una tabella con l’andamento dei rendimenti delle diverse tecnologie fotovoltaiche sulla base dei semiconduttori impiegati. Il grafico tiene conto di tutti i progressi fatti a livello mondiale dalla metà degli anni ‘70 a oggi. Si va dalle celle multigiunzione, al film sottile dai nuovi materiali alle unità in aresnurio di gallio.

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Per inserire il risultato del tedesco HBZ, il NREL ha dovuto creare una sottocategoria separata per la nuova cella solare tandem perovskite-CIGS. “Questo grafico – spiega il centro – mostra lo sviluppo delle efficienze per quasi tutti i tipi di celle dal 1976. I composti in perovskite sono stati inclusi solo dal 2013 ma l’efficienza di questa classe di materiali è aumentata più rapidamente di qualsiasi altro semiconduttore”.

Come funziona l’unità perovskite-CIGS?

La cella solare tandem combina due diversi semiconduttori che convertono differenti parti dello spettro luminoso in energia elettrica. I composti della perovskite a ioduri metallici utilizzano principalmente le parti visibili dello spettro, mentre i semiconduttori CIGS convertono la luce infrarossa. E lo fanno entrambi in pochissimo spazio.

Il (di)seleniuro di rame indio gallio può, infatti, essere depositato come film sottile con uno spessore totale di soli 3-4 micrometri; gli strati di perovskite sono alti appena 0,5 micrometri. In altre parole la cella solare tandem dell’HBZ mantiene uno spessore finale sotto i 5 micrometri, che la rende adatta alla realizzazione di moduli fv estremamente flessibili.

“Questa combinazione è anche estremamente leggera e stabile, e potrebbe essere adatta ad applicazioni satellitari”, afferma il Prof. Steve Albrecht del centro tedesco. “Questa volta abbiamo collegato l’unità inferiore (CIGS) direttamente con quella superiore (perovskite), in modo che la cella solare tandem avesse solo due contatti elettrici, i cosiddetti terminali”, ha aggiunto il Dr. Christian Kaufmann. “Grazie all’aggiunta del rubidio abbiamo migliorato significativamente l’assorbimento luminoso da parte del CIGS”.

Questi risultati ottenuti i sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Joule (testo in inglese).

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