Siamo ormai abituati a vedere innovazioni nel fotovoltaico che hanno per protagoniste le nanotecnologie. L’ultima arriva da Singapore e promette di raddoppiare l’efficienza di conversione delle celle al silicio amorfo, mantenendone il basso costo.
Sviluppata dalla Nanyang Technological University (NTU) e dall’ A*STAR Institute of Microelectronics (IME), la nuova cella a film sottile è concepita in modo da poter essere realizzata con il più economico silicio di basso grado, riuscendo però a raggiungere efficienze prossime a quelle delle celle fatte con il più costoso silicio di alta qualità.
La nuova cella nanostrutturata NTU-A*STAR infatti produrrebbe una corrente di 34.3mA/cm2 (milliampere per centimetro quadrato), un valore record per questo tipo di celle, molto vicino a quello delle celle tradizionali (40mA/cm2 ) e quasi il doppio rispetto alle celle a film sottile attualmente in commercio.
Un’innovazione che potrebbe contribuire a tagliare di netto i costi del fotovoltaico, che nella sua versione tradizionale sono tenuti elevati anche dall’uso di grosse quantità di silicio di alto grado. La cella della NTU infatti è 100 volte più sottile di una convenzionale e usa silicio amorfo di basso grado riducendo di molto le spese per i materiali ma raggiungendo un’efficienza paragonabile.
A rendere possibili queste prestazioni è la lavorazione nanostrutturata della superficie della cella. Come funziona lo spiega il coordinatore del progetto, Navab Singh, dell’IME: “Per ovviare al ridotto assorbimento di luce e alla ricombinazione dei vettori nelle celle a film sottile in silicio amorfo, abbiamo studiato e realizzato delle nuove nanostrutture sulla superficie della cella. La sola applicazione di questa strategia ha portato ad un innalzamento della densità della corrente di corto circuito pari al 5,26% dell’efficienza di conversione della cella”.
“Alla NTU, ci siamo prefissi di sviluppare una nuova generazione di celle fotovoltaiche che siano efficienti, economiche e facili da produrre, per permettere al solare di ricoprire un ruolo maggiore come risorsa rinnovabile”, sottolinea il direttore del dipartimento di ingegneria elettronica Cheng Tee Hiang. “Ci si aspetta che la domanda di celle a film sottile raddoppi entro il 2013”, aggiunge il direttore dell’NTU Dim-Lee Kwong.
Sarà la nuova cella creata a Singapore la protagonista del futuro del film sottile? I filoni di ricerca aperti su questo tipo di celle sono diversi, tutti ovviamente rivolti ai due obiettivi chiave: diminuire i costi di produzione e migliorare l’efficienza di conversione.
Qualche mese fa, ad esempio, avevamo parlato di un’innovazione che promette di tagliare i costi di produzione delle celle a film sottile di tipo CIGS, quelle a base di rame, indio gallio e selenio, le più efficienti tra quelle usate nella produzione di moduli a film sottile. Alla Oregon University le stanno realizzando mediante stampanti a getto d’inchiostro, riducendo nettamente lo spreco dei materiali preziosi e dunque i costi (Qualenergia.it, Il fotovoltaico a film sottile scopre la stampante inkjet).
Altro filone di ricerca quello delle celle a film sottile realizzate con polimeri e tinture organiche, che pure permetterebbero costi molto bassi ma hanno ancora qualche problema da superare (Qualenergia.it, Il cammino del fotovoltaico organico). Anche su questo versante si stanno aumentando le efficienze grazie a rilievi nanometrici sulla superficie, come nella cella dell’NTu (Qualenergia.it, Celle solari a polimeri sempre più efficienti?). Seguiremo gli sviluppi futuri di tutte queste innovazioni.
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