Dal Giappone un passo avanti sull'efficienza dei pannelli solari

La produzione di pannelli solari è diventata abbastanza economica nel corso degli ultimi anni, ma i costi di installazione possono ancora essere proibitivi per molti privati. E' il motivo per cui si cerca di realizzare pannelli più efficienti, così da poter rientrare più velocemente dal costo dell'installazione. Se ci riferiamo a pannelli in silicio, le celle che costituiscono un pannello solare di questo tipo possono arrivare ad un tetto di efficienza massima teorica el 29%, anche se nella pratica fino a ora le migliori celle hanno mostrato un'efficienza non di molto superiore al 20%.

I ricercatori della società giapponese Kaneka Corporation hanno però dimostrato la possibilità di spingersi più vicini al limite teorico, riuscendo a costruire una cella solare con un tasso di conversione da energia solare a energia elettrica del 26,3%, arrivato fino a 26,6% dopo l'invio dell'articolo a Nature Energy. Il precedente record era del 25,6%.

I ricercatori hanno costruito una cella da 180,4 centimetri quadrati con eterogiunzioni di elevata qualità, stratificando il silicio nella cella per minimizzare le bande proibite dove non possono esistere stati elettronici. Il controllo delle eterogiunzoni è una tecnica ben nota tra i produttori di celle solari: Panasonic utilizza lo stesso approccio per la realizzazione delle celle solari che saranno usate nella Solar City di Tesla a Buffalo, e Kaneka ha sviluppato delle tecniche di eterogiunzione proprietarie. I ricercatori Kaneka hanno inoltre usato elettrodi a bassa resistenza sul retro della cella, per evitare schermature sulla superficie sensibile della cella e aumentare così la quantità di fotoni raccolti. La parte frontale della cella è inoltre stata ricoperta con uno strato di silicio amorfo e una speciale pellicola anti-riflettente co il duplice scopo di proteggere i componenti e aumentare l'efficienza di raccolta.

I ricercatori hanno inoltre analizzato le cause che impediscono di raggiungere il tetto del 29%, per poter capire come affrontare ulteriori sviluppi per la costruzione di celle ancor più efficienti. E' stata riscontrata una riduzione dell'efficienza complessiva dello 0,5% dovuta a fenomeni di resistenza, dell'1% per fenomeni ottici e del 2% per ricombinazioni di elettroni e lacune.

La cella solare è stata creata usando processi attualmente replicabili in produzione, così che i risultati ottenuti possano essere veramente indicativi e non qualcosa di ottenibile in condizioni controllate o semplicemente risultati "sulla carta". Servirà comunque ancora un po' di lavoro prima di poter approdare alla produzione commerciale. L'attività dei ricercatori di Kaneka è stata finanziata dalla New Energy and Industrial Technology Development Organization giapponese: le due realtà continueranno a collaborare nei prossimi anni allo scopo di portare il costo delle celle solari a 0,06 dollari per kWh entro il 2030.