Fraunhofer ISE sviluppa la cella solare più efficiente al mondo con un'efficienza del 47,6 percento

Grazie a un nuovo rivestimento antiriflesso, è stato possibile aumentare l'efficienza della migliore cella solare a quattro giunzioni finora del 46,1% al 47,6%. © Fraunhofer ISE / Grazie a strati antiriflesso migliorati, l'efficienza della migliore cella solare a quattro giunzioni fino ad oggi è passata dal 46,1% al 47,6%. © Fraunhofer ISE

Grazie a un nuovo rivestimento antiriflesso, è stato possibile aumentare l'efficienza della migliore cella solare a quattro giunzioni finora esistente dal 46,1% al 47,6%. © Fraunhofer ISE / Grazie a strati antiriflesso migliorati, l'efficienza della migliore cella solare a quattro giunzioni fino ad oggi è aumentata dal 46,1% al 47,6%. © Fraunhofer ISE

L'efficienza della nuova cella solare quadrupla aumenta fino a una concentrazione della luce solare di 665 e raggiunge qui per la prima volta un valore del 47,6 percento. © Fraunhofer ISE

L'efficienza della nuova cella solare a quattro giunzioni aumenta con la concentrazione fino a 665 soli, raggiungendo per la prima volta un valore di efficienza di conversione del 47,6 percento. © Fraunhofer ISE

Efficienza quantistica della nuova cella solare a quattro strati: la cella superiore in GaInP assorbe la luce solare a breve onda nel spettro visibile. La luce infrarossa viene convertita nelle celle sottostanti in AlGaAs, GaInAsP e GaInAs. © Fraunhofer ISE

Efficienza quantica della nuova cella solare a quattro giunzioni. La sottocellula superiore, realizzata in GaInP, assorbe la luce solare a onde corte nel spettro visibile. La luce infrarossa viene convertita nelle sottocellule sottostanti, realizzate rispettivamente in AlGaAs, GaInAsP e GaInAs. © Fraunhofer ISE

Ricercatori e ricercatrici dell'Istituto Fraunhofer per i Sistemi Energetici Solari ISE sono riusciti, grazie a un nuovo rivestimento antiriflesso, ad aumentare l'efficienza della migliore cella solare quadrupla finora esistente, dal 46,1% al 47,6% a una concentrazione solare di 665 volte. Un traguardo importante, poiché attualmente non esiste al mondo una cella solare più efficiente. I risultati sono stati presentati al 2° Workshop Internazionale TandemPV, che si sta svolgendo a Friburgo.

Da due anni si lavora al Fraunhofer ISE al progetto ambizioso chiamato »50Prozent«. Finanziato dal Ministero federale dell'economia e della protezione del clima BMWK, mira a creare per la prima volta una cella solare con un'efficienza del 50%. A tal fine, ogni singolo strato delle celle solari multistrato complesse viene ulteriormente ottimizzato e vengono implementati miglioramenti tecnologici nei contatti metallici, oltre a rivestimenti antiriflesso migliorati. Ora il team di progetto ha raggiunto un primo successo: la loro più recente cella solare raggiunge un'efficienza del 47,6% sotto luce solare concentrata.

»Siamo entusiasti di questo risultato, ottenuto solo un anno dopo l'apertura del nostro nuovo centro per celle solari ad altissima efficienza«, afferma il Dr. Frank Dimroth, responsabile del dipartimento di fotovoltaico III-V e tecnologia concentratori presso il Fraunhofer ISE. »Vogliamo contribuire, con il nostro lavoro, a rendere la fotovoltaica concentrata ancora più efficiente e competitiva, perché crediamo che questa sia la forma più sostenibile di produzione di energia rinnovabile.«

La struttura a strati della nuova cella solare è stata sviluppata già nel 2016 in collaborazione con l'azienda francese Soitec AG, designer e produttore di materiali semiconduttori innovativi. Si tratta di una cella solare tandem superiore composta da Gallio-Indio-Fosfuro (GaInP) e Alluminio-Gallio-Arsenico (AlGaAs), che è stata saldata da Soitec a una cella solare tandem inferiore composta da Gallio-Indio-Arsenico-Fosfuro (GaInAsP) e Gallio-Indio-Arsenico (GaInAs).

Le celle solari sono state ora dotate, presso il centro per celle solari ad altissima efficienza del Fraunhofer ISE, di strati di contatto migliorati e di un rivestimento antiriflesso a quattro strati. Ciò riduce le perdite di resistenza e l'irraggiamento riflesso sulla superficie frontale della cella, sensibile in un ampio spettro di lunghezze d'onda da 300 a 1780 nanometri. Le celle solari convenzionali in silicio assorbono la luce solare solo fino a una lunghezza d'onda di 1200 nanometri e quindi non necessitano di un rivestimento antiriflesso così ampio.

Le celle solari multistrato di semiconduttori III-V sono da sempre tra le più efficienti al mondo. Raggiungono il massimo potenziale quando la luce solare viene concentrata tramite lenti su elementi di piccole dimensioni, di pochi millimetri quadrati. »Tra le applicazioni di tali celle tandem ad altissima efficienza vi sono i sistemi di fotovoltaico concentrato, che contribuiscono alla produzione efficiente di energia nei paesi soleggiati«, afferma il Prof. Dr. Stefan Glunz, responsabile della ricerca sul fotovoltaico presso il Fraunhofer ISE. »Con il fotovoltaico tandem è possibile superare i limiti delle celle solari semplici e, infine, ridurre i costi dell'energia solare.«