Gli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno fabbricato una cella solare con un’efficienza di quasi il 50%.
La cella solare a sei giunzioni detiene ora il record mondiale per la più alta efficienza di conversione solare al 47,1%, misurata con illuminazione concentrata. Una variante dello stesso prototipo di pannelli solari ha poi ottenuto anche il record di efficienza sotto l’illuminazione solare: il 39,2%.
“Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale dei pannelli solari multigiunzione “, dice John Geisz, scienziato presso NREL e autore principale del nuovo paper sul pannello solare da record.
L’articolo, “Six-junction III-V solar cells with 47.1% conversion efficiency under 143 suns concentration” è stato pubblicato sulla rivista Nature Energy . I coautori di Geisz sono Ryan France, Kevin Schulte e altri colleghi scienziati della NREL.
Come funzionano i pannelli solari da record
Per costruire il dispositivo, i ricercatori NREL hanno fatto affidamento sui materiali III-V (chiamati così per la loro posizione sulla tavola periodica) che hanno una vasta gamma di proprietà di assorbimento della luce . Ciascuna delle sei giunzioni del pannello (gli strati fotoattivi) è appositamente progettata per catturare la luce da una parte specifica dello spettro solare. Il dispositivo contiene circa 140 strati totali di vari materiali III-V per supportare le prestazioni di queste giunzioni, e tuttavia è tre volte più stretto di un capello umano. A causa della natura altamente efficiente e dei costi associati alla loro realizzazione, le celle solari III-V sono spesso utilizzate per alimentare i satelliti.
Stessa energia con pannelli molto più piccoli
“Un modo per ridurre i costi è quello di ridurre l’area richiesta”, ha detto Geiz. Si può fare usando uno specchio per catturare la luce e focalizzando la luce su un punto. A quel punto serve solo un centesimo, o anche un millesimo del materiale rispetto ad una cella di silicio a piastra piatta. Si utilizza molto meno materiale semiconduttore concentrando la luce. Un ulteriore vantaggio è che l’efficienza aumenta quando si concentra la luce.
Quando sarà possibile ottenere il 100% di efficienza?
La risposta è semplice, fino a prova contraria: MAI. Ci sono dei limiti fondamentali imposti dalla termodinamica, ma certo si può fare ancora di più, e questo traguardo è già straordinario. Per arrivare al 50% di efficienza sotto i raggi del sole, i pannelli solari da record devono abbattere alcune barriere resistive.
