Fotovoltaico: raddoppiare l’efficienza con le celle solari al silicio nero

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Raddoppiare l’efficienza delle celle solari, rendendo ancora migliori quelle attualmente in uso. Come? Utilizzando il nero. A dirla tutta, l’idea non è nuovissima. Già due anni fa i ricercatori della Technical University di Monaco aveva proposto dei “black wafer” per produrre un fotovoltaico più efficiente.

Oggi ci riprovano i ricercatori del Fraunhofer Institute for Telecommunications che hanno pensato di sfruttare delle speciali celle solari al silicio nero progettate per assorbire la parte dello spettro solare oggi ancora inutilizzata.

Le celle solari attualmente convertono i tre quarti dell’energia contenuta nello spettro solare in energia elettrica, perdendo del tutto lo ‘spettro infrarosso’. Al contrario, le celle solari al silicio nero sono specificamente progettate per assorbire questa parte, raddoppiando l’efficienza energetica complessiva.

Cifre alla mano, circa un quarto dello spettro del Sole è costituito da radiazioni infrarosse, che non possono essere convertite mediante le normali celle solari. Per superare questo limite il team tedesco ha pensato di usare il silicio nero, un materiale che assorbe quasi tutta la luce solare che colpisce, compresa la radiazione infrarossa, e la trasforma in energia elettrica.

celle silicio nero

Di che si tratta? Tale materiale è prodotto dall’irradiazione del silicio standard con speciali impulsi laser a femtosecondi, come ha spiegato il Dott. Stefan Kontermann, che ha diretto il gruppo di ricerca. “Questo ne modifica la superficie e integra atomi di zolfo nel reticolo del silicio, rendendo il materiale trattato nero.” Se i produttori dovessero dotare le proprie celle solari con questo silicio nero, potrebbero considerevolmente aumentare l’efficienza delle celle, consentendo loro di utilizzare appieno l’intero spettro solare.

Ed è quello in cui sono riusciti i ricercatori che hanno raddoppiato l’efficienza del silicio nero nelle celle solari con la produzione di elettricità dallo spettro infrarosso. “Lo abbiamo scoperto modificando la forma dell’impulso laser usato per irradiare il silicio,” ha aggiunto Kontermann. È bastato introdurre questa novità per ottenere risultati degni di nota.

Abbiamo usato gli impulsi laser per modificare lo zolfo integrato, al fine di massimizzare il numero di elettroni che possono risalire, riducendo al minimo il numero di quelli che possono tornare indietro” e dunque di disperdersi.

Il progetto, chiamato Customized light pulses è stato uno dei vincitori di quest’anno del concorso 365 Places in the Land of Ideas, la cui cerimonia di premiazione si terrà a Goslar l’11 ottobre.

I ricercatori hanno già realizzato prototipi di celle solari al silicio nero e il loro prossimo passo sarà quello di cercare di unire queste celle con la tecnologia commerciale.

Francesca Mancuso

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Giornalista pubblicista specializzata in Editoria, Comunicazione Multimediale e Giornalismo. Nel 2011 ha vinto il Premio Caro Direttore e nel 2013 ha vinto il premio Giornalisti nell’Erba grazie all’intervista a Luca Parmitano.
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