I ricercatori della Hangzhou Dianzi University hanno inventato una cella solare monocristallina sottile da 20 μm con efficienza del 21.1% utilizzando un metodo innovativo chiamato trasferimento di strato (LT). Hanno ottenuto incredibili miglioramenti nella corrente di cortocircuito, nella tensione a circuito aperto, nel fattore di riempimento e nell'efficienza complessiva della cella, passando dal 16.5% a un eccezionale 21.1%, implementando strati di passivazione e utilizzando configurazioni di contatto distinte. Ciò migliorerebbe ulteriormente le prestazioni delle celle solari, consentirebbe un uso conveniente dell'energia solare al silicio e rivoluzionerebbe la produzione di pannelli.
I ricercatori dell'Università di Hangzhou Dianzi, in Cina, hanno sviluppato con successo una cella solare monocristallina di tipo p a film sottile con un'efficienza di conversione energetica paragonabile a quella delle celle industriali a film spesso.
Leonidas Palilis ha affermato: "Nel complesso, i risultati di questo studio presentano un metodo innovativo per realizzare celle solari in silicio cristallino sottili ad alte prestazioni utilizzando una quantità di silicio molto inferiore: per una cella da 20 μm, si utilizza circa un ottavo della quantità necessaria per una cella spessa da 160 μm su un pannello di dimensioni corrispondenti."
Gli scienziati, nel loro articolo di ricerca pubblicato, hanno spiegato di aver utilizzato un metodo chiamato trasferimento di strati (LT, Layer Transfer) anziché tagliare lingotti di silicio per produrre il wafer per la cella solare. Il metodo LT consente il trasferimento di uno strato di materiale semiconduttore da un substrato all'altro.
Questo metodo prevede:
- L'iniziale elettrochimico utilizzo di acido fluoridrico (HF) per incidere i pori in uno spesso wafer di silicio, creando un substrato di silicio poroso.
- Questo substrato viene poi utilizzato per la crescita epitassica di un silicio monocristallino strato.
- Infine, lo strato sottile di silicio epitassico viene staccato dal substrato di silicio poroso.
Utilizzando questo metodo, gli scienziati sono riusciti ad ottenere un sottile wafer di silicio monocristallino di tipo p dello spessore di 20 µm . Per migliorare le prestazioni della cella, hanno applicato una serie di strati di passivazione, costituiti da ossido di alluminio (Al2O3), nitruro di silicio (SiO2) e monossido di silicio (SiOx), sulla parte anteriore della cella mediante deposizione chimica in fase vapore assistita da plasma (PECVD).
I contatti sono disponibili in due configurazioni distinte e si dice che migliorino l'assorbimento della luce sia nelle lunghezze d'onda più corte che in quelle più lunghe. Di conseguenza, ciò porta a un notevole miglioramento della corrente di cortocircuito e della tensione a circuito aperto della cella. Le configurazioni sono le seguenti:
- SiO2/SiNx/SiOx
- Al2O3/SiNx/SiOx
"Rispetto a una cella solare standard utilizzata come riferimento, la densità di corrente è aumentata da 34.3 mA/cm2 a 38.2 mA/cm2", ha affermato il ricercatore, aggiungendo che gli strati di passivazione hanno anche contribuito ad aumentare la tensione a circuito aperto della cella da 632 mV a 684 mV.
Di conseguenza, il fattore di riempimento del dispositivo e l'efficienza delle celle hanno registrato una crescita notevole:
- Passando dal 76.2% a un impressionante 80.8%.
- Passando da un modesto 16.5% a un eccezionale 21.1%.
Leonidas Palilis ha spiegato: "Questo progresso contribuirà probabilmente a una più ampia e conveniente adozione della tecnologia solare al silicio, grazie alla riduzione dei costi e al conseguente ampliamento della capacità produttiva dei pannelli solari".
