Celle solari, record mondiale di efficienza: 44,7%

Nella corsa all’aumento di efficienza delle celle fotovoltaiche, un gruppo di enti di ricerca ha battuto ogni limite riuscendo ad arrivare alla strabiliante percentuale del 44,7% di luce trasformata in energia elettrica, grazie al perfezionamento di una tecnica di sovrapposizione di diversi materiali semiconduttori sensibili ognuno ad una lunghezza d’onda diversa.

L’istituto tedesco Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Soitec), il CEA-Leti e il Centro Helmholtz di Berlino hanno infatti annunciato di aver raggiunto un nuovo record mondiale per la conversione della luce solare in energia elettrica utilizzando una nuova struttura di cella solare con quattro sotto-celle solari. Dopo tre anni di intense ricerche il trio è ormai leader mondiale, ma non vuole fermarsi qui. Infatti l’obiettivo del consorzio è il 50% di efficienza.

Grazie alle nuove celle il 44,7% dell’energia dello spettro solare, dai raggi ultravioletti fino all’infrarosso, viene convertita in energia elettrica. Questo è un passo importante verso la riduzione ulteriore dei costi di elettricità da fonte solare. Già nel maggio 2013, il team franco-tedesco aveva già annunciato una cella solare con efficienza del 43,6%. In soli 4 mesi i ricercatori sono riusciti ad aumentare l’efficienza di un ulteriore punto percentuale.

Le celle solari utilizzate sono basate su concentratori fotovoltaici (CPV), una tecnologia che ha un’efficienza più che doppia rispetto alle centrali elettriche fotovoltaiche convenzionali. L’uso delle cosiddette celle a multi-giunzione III-V, originariamente impiegate nella tecnologia spaziale, ha permesso di realizzare una più alta efficienza di conversione della luce solare in elettricità. Nella cella a multi-giunzione, diverse celle realizzate in differenti materiali semiconduttori sono impilate una sopra l’altra. Le singole sotto-celle assorbono differenti lunghezze d’onda dello spettro solare e in questo modo si riesce ad incrementare notevolmente l’efficienza.

“Siamo incredibilmente orgogliosi del nostro team, che opera ormai da tre anni a questa cella a quattro giunzioni”, ha detto Frank Dimroth, Capo Dipartimento e responsabile del progetto al Fraunhofer.

“Questa cella solare a quattro giunzioni contiene le nostre competenze nel settore create in molti anni. Oltre a materiali migliori e all’ottimizzazione della struttura, una nuova procedura chiamata wafer bonding ha un ruolo centrale. Grazie a questa tecnologia , siamo in grado di collegare due cristalli semiconduttori, che altrimenti non potrebbero crescere uno sopra l’altro con l’alta qualità di un cristallo. In questo modo possiamo produrre la combinazione ottimale di semiconduttori per creare l’efficienza massima nelle nostre celle solari” .

“Questo record mondiale, che ha permesso di aumentare il nostro livello di efficienza di oltre 1 punto in meno di 4 mesi, dimostra l’estrema potenzialità del nostro progetto di cella solare che si basa su tecniche di incollaggio Soitec”, afferma André – Jacques Auberton – Hervé , il Presidente di Soitec e Amministratore Delegato. “Si conferma l’accelerazione del percorso verso una maggiore efficienza, che rappresenta un fattore chiave per la competitività dei nostri sistemi CPV. Siamo molto orgogliosi di questo risultato, a dimostrazione di una collaborazione di grande successo.”
 
“Questo nuovo record rafforza la credibilità dell’approccio di legare direttamente diversi semiconduttori. Siamo molto orgogliosi di questo nuovo risultato, che conferma l’ampio margine di sviluppo che esiste nelle tecnologie solari,” ha detto l’AD di Leti Laurent Malier.