Creato un nuovo materiale fotovoltaico per le celle multigiunzione

Sintetizzato per la prima volta un nuovo materiale – il seleniuro di stagno, zirconio e titanio – adatto a realizzare le sottocelle  inferiori nel fotovoltaico a tripla giunzione con silicio cristallino

nuovo materiale fotovoltaico
Credits: FTMC

Realizzato un nuovo materiale fotovoltaico che assorbe l’infrarosso

(Rinnovabili.it) – Le celle solari multigiunzione possono spingere l’efficienza del fotovoltaico oltre il cosiddetto limite di Shockley-Queisser, ossia quel valore teorico massimo di conversione dell’energia per una cella con una singola giunzione p-n. Aumentando così la produzione elettrica per una stessa unità. E se le celle tandem a doppia giunzione a base di silicio cristallino hanno già dimostrato di poter raggiungere risultati risultati eccellenti, perché non aggiungerne una terza?

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È in questo contesto che si inserisce la ricerca di alcuni scienziati europei creatori di un nuovo materiale fotovoltaico adatto a realizzare le sottocelle inferiori nel solare a tripla giunzione. Il gruppo, costituito da ricercatori del Centro per le scienze fisiche e la tecnologia (FTMC) in Lituania e dell’Università della tecnologia di Tallinn, in Estonia, si è focalizzato su semiconduttori con una struttura chimica simile a quella delle perovskiti: ABX3. In questo caso tuttavia, la X non è un ossido o un alogeno, ma zolfo/selenio, mentre A e B sono metalli facilmente reperibili e non tossici. Il più promettente di quelli progettati è il seleniuro di stagno, zirconio e titanio – Sn(Zr1−xTix)Se3 – una lega in cui la concentrazione di titanio influisce direttamente sulle proprietà ottiche ed elettriche.

Nuovi passi avanti per il fotovoltaico a tripla giunzione

Il gruppo ha scoperto infatti che più alta è la concentrazione di titanio, maggiormente la soglia di assorbimento (absorption edge) del nuovo materiale fotovoltaico si sposta verso la regione dello spettro infrarosso a lunghezza d’onda corta. Si tratta di un elemento importante dal momento che questa parte dello spettro non viene assorbita dalle celle solari convenzionali in silicio cristallino, andando pertanto persa.

Non solo. L’introduzione di titanio nella lega Sn(Zr1−xTix)Se3 aumenta significativamente il coefficiente di assorbimento. Permettendo dunque di ridurre lo spessore necessario del materiale e i costi produttivi.

Questo lavoro – scrive l’FTMC – rappresenta il primo passo per lo sviluppo di nuovi materiali sostenibili con un alto potenziale per l’applicazione di celle solari multigiunzione nella regione dell’infrarosso. La prossima pietra miliare di questa tecnologia è la sintesi del film sottile Sn(Zr1−xTix)Se3, per consentire la fabbricazione e il test del dispositivo solare“. La ricerca è stata pubblicata su Journal of Materials Chemistry A (testo in inglese).

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