Celle solari in GaAs, efficienti anche usando meno materiale

Arriva dall’Università norvegese di scienza e tecnologia una nuova metodologia per nanostrutturare l’arsenurio di gallio, abbassando i costi ed alzando l’efficienza di conversione

Celle solari in GaAs
Foto di torstensimon da Pixabay

La cella solare in GaAs a nanofili raggiunge un rapporto di 560 W per grammo di semiconduttore

(Rinnovabili.it) – La migliore tecnologia fotovoltaica sul mercato? A dispetto di alcune comuni credenze non si tratta di quella a base di silicio cristallino. Le celle solari in GaAs, ossia arsenurio di gallio, rappresentano in assoluto la soluzione più avanzata grazie alle loro caratteristiche elettriche e ad una straordinaria capacità di assorbimento luminoso. Al punto che, ancora oggi, i dispositivi basati sul GaAs detengono il record mondiale di efficienza energetica per cella a giunzione singola.

Il motivo per cui non è questo semiconduttore a dominare il mercato fotovoltaico è presto detto: vanta costi di produzione esorbitanti, che per molto tempo lo hanno relegato al solo uso spaziale. Tra le tante ricerche impegnate a riportare questa tecnologia sulla Terra c’è anche il lavoro del l’Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU).

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Qui un gruppo di scienziati ha compreso come realizzare una cella solare in GaAs abbassandone i costi e non la resa. “Abbiamo un nuovo metodo per utilizzare l’arseniuro di gallio in modo molto efficace attraverso la nanostrutturazione, in modo da rendere le celle molto più efficienti utilizzando solo una piccola frazione del materiale normalmente impiegato”, spiega Anjan Mukherjee, ricercatore e sviluppatore della tecnica.

Le celle solari in GaAs vengono generalmente coltivate su un substrato di arenurio di gallio spesso e costoso, che lascia poco spazio per la riduzione dei costi. Il nuovo metodo impiega una struttura verticale composta da uno schieramento di nanofili e poggiata su un’economica piattaforma in silicio.

“La soluzione più conveniente ed efficiente è quella di coltivare una doppia cella tandem, con una cella a nanofili di GaAs nella parte superiore cresciuta su una cella di silicio in basso. Abbiamo lavorato per ridurre al minimo il costo di dell’operazione perché le spese di fabbricazione rapprrsentano uno dei principali ostacoli alla tecnologia”, sottolinea il professore Helge Weman.

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Il risultato è una cella con rapporto potenza-peso ultraelevato: fino a 560 watt per grammo di semiconduttore. L’integrazione di questo prodotto in tandem con il silicio potrebbe potenzialmente migliorare l’efficienza complessiva fino al 40 per cento. Il risultati della ricerca sono stati pubblicati su ACS Photonics (testo in inglese).

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