Le celle solari al silicio sono ormai vicine al loro limite d’efficienza. L’industria solare da anni è alla ricerca di materiali alternativi al silicio in grado di offrire prestazioni migliori a costi più bassi. Uno dei nuovi materiali più promettenti è il tellururo di cadmio. Una recente sperimentazione condotta presso il Brookhaven National Laboratory e la University of Connecticut negli USA ha sbloccato il potenziale della tecnologia, scoprendo i benefici nascosti in alcuni “difetti” che si formano nei cristalli. La scoperta è stata illustrata sulla rivista specializzata Nature Energy.

Nei semiconduttori convenzionali come il silicio i difetti dei cristalli rappresentano quasi sempre un problema che incide negativamente sull’efficienza delle celle solari. Nelle celle solari al tellururo di cadmio però i legami che si formano tra i singoli cristalli e i difetti nell’allineamento degli atomi migliorano la conduttività del materiale.

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Le cariche non restano intrappolate nelle imperfezioni del materiali, ma riescono a fluire più facilmente grazie ai percorsi alternativi aperti da questi difetti.

I ricercatori americani hanno trattato le celle solari al tellururo di cadmio con una soluzione a base di cloruro, in grado di potenziare le proprietà conduttive del materiale. Servendosi di strumenti avanzati gli scienziati hanno analizzato le reazioni che avvengono all’interno delle celle solari, esplorando i meccanismi che si attivano in ogni singolo strato per poi realizzare una mappa dettagliata di tutte le interazioni.

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Lihua Zhang, uno degli autori dello studio, spiega che la conduttività del materiale è risultata maggiore laddove i difetti dei cristalli formavano di continuo nuovi percorsi per il flusso elettrico:

Le aree con la conduttività più alta sono quelle che presentano un tasso elevato di connettività tra questi difetti.

Secondo i ricercatori la soluzione al cloruro applicata alle celle solari non solo avrebbe creato più difetti nei cristalli, ma ne avrebbe anche migliorato la connettività. Gli scienziati spiegano che occorreranno ulteriori studi per determinare gli effetti del trattamento al cloruro sull’efficienza delle celle solari al tellururo di cadmio.

Gli sforzi dei ricercatori nei prossimi studi si concentreranno sul potenziale dei difetti dei cristalli anche in altri semiconduttori alternativi al silicio e al tellururo di cadmio.

27 settembre 2016
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