Celle solari a giunzione quadrupla: efficienza al 50%

Celle solari a giunzione quadrupla: efficienza al 50%

Il Fraunhofer ISE di Friburgo, insieme alla francese Soitec, sta sperimentando un nuovo tipo di cella a giunzione multipla con efficienza record.

Nell’ambito di una collaborazione industriale con la francese Soitec, il Fraunhofer ISE di Friburgo, in Germania, sta sviluppando una nuova generazione di celle solari multi-giunzione che, stando alle anticipazioni, potrebbe raggiungere una efficienza del 50% sotto la luce solare concentrata.

Per riuscire nell’impresa, i ricercatori stanno trasformando le tradizionali celle a tripla giunzione in un nuovo dispositivo a giunzione quadrupla. In pratica, prima vengono realizzate separatamente due strutture a doppia giunzione basate su due diversi composti semiconduttori di elementi del III e del V gruppo della Tavola Periodica. Gli strati così ottenuti vengono poi fusi insieme in modo da favorire il flusso di corrente attraverso il dispositivo, attraverso la cosiddetta tecnica del “wafer bonding“.

Ha dichiarato Frank Dimroth, capo dipartimento del III-V Epitaxy e celle solari al Fraunhofer ISE:

Siamo molto soddisfatti per il aver raggiunto l’efficienza del 43,6%, che siamo riusciti a ottenere con una cella basata sulla tecnologia del “wafer bonding”. Per la prima volta, siamo in grado di combinare i migliori materiali in un unico dispositivo: questo ci conduce in una nuova generazione di celle solari multi-giunzione che mostrano un potenziale di efficienza eccezionale.

Il segreto, in particolare, sta nella possibilità di combinare composti che di solito non vengono usati insieme nelle celle convenzionali, senza deteriorare la qualità dei materiali. Questa tecnica, in realtà, è usata da decenni nella produzione di substrati per l’industria microelettronica.

La novità consiste dunque nell’averla adattata alle esigenze specifiche delle celle solari, ovvero la stabilità meccanica, la trasparenza ottica e la conducibilità elettrica dell’interfaccia. Il risultato di questa collaborazione franco-tedesca è un dispositivo a quattro giunzioni con una straordinaria efficienza del 43,6% in un sistema di concentrazione a 319 soli (ma l’efficienza rimane al di sopra del 43% in un intervallo di concentrazione di 250-500 soli). Un record per dispositivi di questo tipo, che i progettisti contano di migliorare arrivando a efficienze di conversione anche superiori al 50%.

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