Le prime celle solari micrometriche con contatto posteriore

Realizzate interconnessioni 3D su una piccolissima cella multigiunzione. Diversi vantaggi rispetto al fotovoltaico tradizionale, dalla minor sensibilità all’ombreggiamento a costi di produzione più che dimezzati

celle solari micrometriche
Credits: “3D interconnects for III-V semiconductor heterostructures for miniaturized power devices”, Cell Reports Physical Science (CC BY-NC-ND 4.0 DEED)

 Le nuove celle solari micrometriche sono spesse poco più del doppio di un capello

(Rinnovabili.it) – Arrivano da uno studio internazionale, che ha coinvolto ricercatori del Canada e della Francia, le prime celle solari micrometriche con contatto posteriore. A darne notizia è Bernard Rizk sul sito dell’Università di Ottawa, partner del progetto, spiegando come il risultato costituisca una svolta tecnologica nel tentativo globale di rimpicciolire sempre più i dispositivi elettronici.

Oggi giorno la miniaturizzazione e la densificazione dei dispositivi di potenza costituiscono la pietra angolare delle moderne tecnologie per campi come il fotovoltaico, il betavoltaico o il termofotovoltaico. Ma l’operazione presenta diverse sfide. Una di queste consiste nella realizzazione di interconnessioni 3D. Sulla carta l’integrazione tridimensionale di semiconduttori di piccole dimensioni impilati tra loro permette di ottenere miglioramenti delle prestazioni con una potenza e un ingombro ridotti rispetto ai processi bidimensionali convenzionali. Non solo: si riduce la capacità parassita ed è possibile abbassare i costi energetici di produzione di tre volte.

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Come spiegato nell’articolo pubblicato su Cell Reports Physical Science (testo in inglese), il team ha sfruttato processi come l’incisione al plasma, l’elettrodeposizione dell’oro e la lucidatura chimico-meccanica per integrare le interconnessioni 3D ad un’eterostruttura  III-V e realizzare celle solari micrometriche multigiunzione con contatto posteriore.

La strategia , spiegano gli scienziati, consente di dimostrare dispositivi di potenza fotonica con aree più piccole di 3 ordini di grandezza rispetto ai chip standard. Il design determina anche un ridotto fattore di ombreggiatura, inferiore al 3%. Rispetto ai dispositivi di potenza fotonica miniaturizzati con connessioni bidimensionali, le interconnessioni 3D raggiungono un aumento di 6 volte dell’utilizzo dell’area del wafer. “Queste celle fotovoltaiche micrometriche hanno caratteristiche notevoli, tra cui dimensioni estremamente contenute (180 μm) e ombreggiamenti significativamente ridotti“, spiega Karin Hinzer, ricercatrice dell’Università di Ottawa. “Tali proprietà si prestano a varie applicazioni, dalla densificazione di dispositivi elettronici a settori come le celle solari […] e la miniaturizzazione dei dispositivi per le telecomunicazioni e l’internet delle cose“.

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