Vista ingrandita di una sezione trasversale del composto Cu2ZnSn(S, Se)4.
(PhysOrg.com) -- Le celle solari potrebbero rendere i combustibili fossili virtualmente ridondanti se fossero più economiche, ma il loro uso di elementi rari e complessi processi di fabbricazione li rende costosi. Ora IBM Research ha sviluppato un prototipo di cella solare che risolve entrambi i problemi, usando comune, elementi economici e utilizzando un processo di produzione poco costoso. Il loro articolo è pubblicato in Materiale avanzato rivista.
Le nuove celle fotovoltaiche sono note come celle “kesterite”, che vengono prodotti utilizzando una tecnologia di stampa in cui una soluzione contenente nanoparticelle viene applicata mediante spin-coating su un substrato di vetro. Secondo IBM la loro efficienza è vicina a quella delle celle solari consolidate.
Il ricercatore IBM David Mitzi, che è anche responsabile del dipartimento di scienza e tecnologia fotovoltaica dell'azienda, hanno affermato di voler ridurre i costi e utilizzare elementi più abbondanti per le celle fotovoltaiche a film sottile. La tecnologia attuale utilizza gli elementi rari indio e tellurio. L'indio è particolarmente scarso perché è utilizzato anche nella produzione di transistor trasparenti ed è molto richiesto per i sistemi di visualizzazione a schermo piatto. Al contrario, le cellule kesterite di IBM utilizzano gli elementi comuni stagno (Sn), zinco (Zn), rame (Cu), selenio (Se), e zolfo (S).
Le nuove celle solari sono anche più economiche da produrre, utilizzando una tecnica di “stampa” che utilizza una soluzione di idrazina contenente rame e stagno con nanoparticelle di zinco disperse al suo interno. La soluzione viene quindi centrifugata e trattata termicamente in presenza di selenio o vapore di zolfo. Questo processo è molto più economico rispetto al processo di produzione tradizionale, che utilizza una costosa tecnica basata sul vuoto.
Il dispositivo a celle solari di IBM.
Un team del Nagaoka National College of Technology in Giappone ha prodotto una cella di kesterite a film sottile nel 2009, che aveva un'efficienza del 6,8 per cento. La cella in kesterite di IBM ha aumentato l'efficienza del 40%. Mitzi ha detto che stanno pianificando di aumentare l'efficienza oltre l'11%, che è uguale o migliore delle tradizionali celle solari.
Le celle solari contribuiscono attualmente per meno dello 0,1 per cento alla fornitura di elettricità della Terra, in gran parte a causa della loro spesa e della rarità dei loro elementi chiave. La cella solare IBM potrebbe cambiare tutto questo. IBM brevetterà e concederà in licenza la tecnologia e afferma di essere aperta a partnership con i produttori di celle fotovoltaiche esistenti per portarla sul mercato.
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