Fotovoltaico in kesterite: un pizzico d’argento aumenta l’efficienza

Ricercatori estoni migliorano l’efficienza del fotovoltaico a film sottile di prossima generazione grazie alle leghe d’argento

fotovoltaico kesterite
Credit: Tallinn University of Technology – foto di professore Jüri Krustok

 

Fotovoltaico in kesterite a film sottile, nuovi progressi dall’Estonia

(Rinnovabili.it) – Mentre le perovskiti si guadagno gli onori della cronaca per i continui record d’efficienza raggiunti in pochi anni, un altro materiale fotovoltaico continua a migliorare le proprie prestazioni lontano dai riflettori. Si tratta della kesterite artificiale, un minerale basato su elementi comuni come rame, zinco, stagno e zolfo (Cu2 ZnSnS4, spesso abbreviato in CZTS), che mostra ottimi valori di assorbimento della luce. Tra imateriali entrati di diritto nella ricerca del solare a film sottile di nuova generazione, la kesterite è purtroppo ancora ben lontana dal mercato. I migliori risultati raggiunti in questi anni, infatti, hanno portato l’efficienza poco sopra al 10 per cento, rendendo molti ricercatori pessimisti riguardo le possibilità di un successo pratico (perlomeno rispetto ai tempi della perovskite).

 

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C’è chi però non perde la speranza, come nel caso dei ricercatori dell’Università di Tecnologia di Tallinn, in Estonia. Il team ha impiegato una nuova tecnologia per produrre i cristalli di CZTS in maniera più economica rispetto le modalità impiegate oggi per realizzare il fotovoltaico thin film. La tecnica in questione si chiama monograin powder technology e prevede di riscaldare i componenti chimici in una fornace a 750 gradi per quattro giorni. La massa così ottenuta viene lavata e setacciata in macchine speciali per ottenere polvere microcristallina di alta qualità, che viene quindi  viene utilizzata per la produzione di celle solari. Il risultato sono unità leggere e flessibili che possono essere rese persino trasparenti.

Per aumentare la resa delle unità finali, i ricercatori hanno effettuato un piccolo “scambio”. “La sostituzione parziale del rame con argento nei materiali assorbitori di kesterite può aumentare l’efficienza del 2 per cento”, spiegano gli scienziati. “Questo perché il rame è altamente mobile in natura, causando un’efficienza instabile delle celle solari. La sostituzione dell’1 per cento di rame con l’argento ha migliorato l’efficienza delle celle solari a strato monograin dal 6,6 per cento all’8,7 per cento”, afferma Marit Kauk-Kuusik, ricercatore dell’ateneo estonee co-autore dello studio 

 

Gli scienziati hanno pubblicato i risultati della loro ricerca nella rivista scientifica “Journal of Materials Chemistry A” (testo in inglese)La tecnologia delle celle solari a strato monografia è implementata dalla joint venture estone-austriaca Crystalsol GmbH. Al fine di commercializzare la tecnologia fotovoltaica sviluppata dalla ricerca estone, l’efficienza del fotovoltaico kesterite dovrebbe essere aumentata almeno al 15 per cento.

 

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