La ricerca condotta dall'Università del Lussemburgo ha studiato il processo di fabbricazione delle celle solari. I ricercatori hanno dimostrato che le ipotesi sui processi chimici che erano comuni tra ricercatori e produttori negli ultimi 20 anni sono, infatti, impreciso.

I fisici hanno pubblicato le loro scoperte sulla rinomata rivista scientifica Comunicazioni sulla natura .

Ottimizzazione dell'efficienza dei pannelli solari

I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare in energia elettrica. I pannelli assorbono la luce in ingresso che eccita gli elettroni inviandoli in una direzione predefinita in modo da generare una corrente elettrica che può azionare motori o accendere una lampadina. Questo funziona attraverso l'interazione di diversi strati di semiconduttori e metalli nel pannello solare. Le celle sono prodotte in un processo complesso in cui diversi elementi chimici vengono depositati su un substrato di vetro, tipicamente per evaporazione. In tal modo, una cella solare "cresce", strato per strato.

Nel passato, gli scienziati hanno scoperto per caso che l'efficienza di un tipo di tecnologia delle celle solari migliora notevolmente se aggiungono sodio allo strato che assorbe la luce. Allo stesso tempo, hanno osservato che il sodio influisce sulla crescita di questo strato e sull'interazione degli altri elementi chimici, vale a dire inibisce la miscelazione di gallio e indio. Ciò porta a strati meno omogenei e quindi compromette i risultati. Perciò, nel passato, scienziati e produttori credevano che il modo ideale per produrre una cella solare fosse aggiungere il sodio solo dopo che il processo di crescita era concluso.

Il ruolo del sodio nel processo produttivo

Utilizzando un approccio diverso, ricercatori dell'Unità di ricerca in fisica e scienza dei materiali dell'Università del Lussemburgo, insieme a quattro partner internazionali, ora sono stati in grado di dimostrare che la verità è più sfumata. Mentre convenzionalmente lo strato che assorbe la luce è costituito da migliaia di singoli grani, il gruppo di ricerca ha scelto una strategia di fabbricazione più impegnativa e ha coltivato lo strato come un singolo grano. "Essenzialmente, in questo lavoro mostriamo che se l'assorbitore è costituito da un solo grano, l'aggiunta di una piccola quantità di sodio aiuta ad omogeneizzare la distribuzione degli elementi, " disse Diego Colombara, ora Marie Curie Research Fellow presso l'International Iberian Nanotechnology Laboratory e il principale investigatore dello studio. "Questo è molto sorprendente, perché più di 20 anni di ricerche precedenti hanno costantemente dimostrato l'effetto opposto sugli assorbitori costituiti da molti grani."

La conclusione dei ricercatori è che il sodio ha un duplice effetto:omogeneizza gli elementi all'interno di ogni chicco ma rallenta l'omogeneizzazione nell'interazione tra i grani. "Questo ci dà l'opportunità di ripensare al modo in cui produciamo le celle solari. In futuro, queste intuizioni potrebbero portare a miglioramenti nel processo di produzione, " ha concluso il dottor Phillip Dale, capo del gruppo di ricerca presso il Laboratorio per i materiali energetici dell'Università del Lussemburgo e membro Attract del Fondo nazionale di ricerca lussemburghese (FNR).