Nanofili per rendere le celle fotovoltaiche 10 volte più efficienti di qualsiasi altra

Un gruppo di ricerca presso l’Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU) ha sviluppato un metodo per produrre una cella solare con un’efficienza dei materiali estremamente elevata utilizzando nanofili semiconduttori. Se posizionato sopra una tradizionale cella solare a base di silicio, potrebbe raddoppiare l’efficienza delle attuali celle solari al silicio a basso costo .

“Abbiamo un nuovo metodo per utilizzare il materiale in arseniuro di gallio (GaAs) in modo molto efficiente attraverso la nanostrutturazione, in modo da poter rendere le celle solari molto più efficienti utilizzando solo una piccola frazione del materiale normalmente utilizzato.” Anjan Mukherjee, sviluppatore principale della tecnica.

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L’ arseniuro di gallio (GaAs) è il miglior materiale per la produzione di celle solari ad alta efficienza per caratteristiche elettriche e assorbimento della luce eccezionali. Viene spesso utilizzato per realizzare pannelli solari, principalmente per l’uso nello spazio. Tuttavia, i componenti delle celle solari GaAs di alta qualità sono piuttosto costosi da produrre, il che ha spinto la domanda di tecniche in grado di ridurre l’utilizzo di materiale. Negli ultimi anni, è stato scoperto che una struttura a nanofili può potenzialmente migliorare l’efficienza delle celle solari rispetto alle celle solari piatte standard, anche se viene utilizzato meno materiale.

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Il nostro gruppo di ricerca ha trovato un nuovo modo per realizzare una cella solare ad altissimo rapporto potenza-peso che è più di 10 volte più efficiente di qualsiasi altra cella solare, utilizzando GaAs in una struttura a nanofili.” Helge Weman, professore presso il Dipartimento di Sistemi Elettronici della NTNU.

Metodo pionieristico
Il substrato di GaAs delle celle solari di solito cresce in GaAs denso e costoso, lasciando poco spazio per ridurre i costi. “Il nostro metodo utilizza una struttura di nanofili a semiconduttore verticale su una piattaforma Si economica e adatta all’industria per far crescere i nanofili. La soluzione più economica ed efficiente è quella di coltivare una doppia cella in tandem, con una cella a nanofili di GaAs nella parte superiore cresciuta su una cella di Si nella parte inferiore, evitando l’uso di un costoso substrato di GaAs. Abbiamo lavorato per ridurre al minimo il costo della coltura della cella a nanofili di GaAs più alto, perché il costo di produzione del GaAs è uno dei principali problemi che attualmente frena questa tecnologia.Helge Weman.

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L’ingombro ridotto della struttura del nanofilo fornisce un ulteriore vantaggio, consentendo cristalli di alta qualità nel nanofilo e all’interfaccia con il silicio. Questo aiuta a migliorare le prestazioni della cella solare. Bjorn-Ove Fimland, Professore NTNU.
“Lo sviluppo di questa tecnologia può essere semplice e redditizio con investimenti adeguati e progetti di ricerca e sviluppo su scala industriale.Coltiviamo nanofili utilizzando un metodo chiamato MBE (epitassia del fascio molecolare), che non è uno strumento in grado di produrre materiali ad alto volume. Tuttavia, è possibile produrre queste celle solari basate su nanofili su larga scala utilizzando uno strumento su scala industriale come MOCVD (Metal Organic Vapour Deposition).L’integrazione di questo prodotto su una cella Si può potenzialmente migliorare l’efficienza della cella solare fino al 40%, il che raddoppierebbe l’efficienza rispetto alle attuali celle solari Si commerciali.” Anjan Mukherjee

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Ideale per viaggi nello spazio.
I ricercatori affermano che il loro metodo potrebbe essere adattato affinché i nanofili crescano su diversi substrati, il che potrebbe aprire la porta a molte altre applicazioni. Stiamo studiando la possibilità di far crescere questo tipo di struttura di nanofili leggeri su substrati bidimensionali atomicamente fini, come il grafene. Ciò potrebbe aprire enormi opportunità per produrre celle solari leggere e flessibili che possono essere utilizzate in droni semoventi, microsatelliti e altre applicazioni spaziali.

Fonte:  ecoinventos.com

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