Le celle solari multi-giunzione sono sia il tipo di cella solare più efficiente oggi sul mercato sia il tipo di cella solare più costoso da produrre. In un documento di prova, ricercatori della North Carolina State University descrivono in dettaglio un nuovo approccio per la creazione di celle solari multi-giunzione utilizzando componenti standard, con conseguente minor costo, celle solari ad alta efficienza per l'uso in molteplici applicazioni.

Multigiunzione, o impilati, le celle solari sono attualmente le celle più efficienti sul mercato, convertendo fino al 45% dell'energia solare che assorbono in elettricità. Le celle sono costruite impilando semiconduttori con intervalli di banda variabili uno sopra l'altro, consentendo così alla cella di assorbire diverse lunghezze d'onda della radiazione solare. Però, queste celle sono molto più costose da produrre rispetto ai film solari sottili meno efficienti.

"Vogliamo creare celle solari ad alta efficienza a un costo ragionevole, "dice Salah Bedair, Illustre professore di ingegneria elettrica e informatica presso la NC State e autore principale della ricerca. "Le celle solari sottili a base di silicio sono molto popolari perché il materiale ha un'efficienza di circa il 20% e le celle costano circa 1/10 ^ns quanto costa una cella solare multi-giunzione. E altri a basso costo, anche i materiali a bassa efficienza stanno guadagnando popolarità. Se potessimo creare celle solari impilate utilizzando questa tecnologia esistente, saremmo sulla buona strada per raggiungere il nostro obiettivo".

Però, non puoi semplicemente impilare diverse celle solari una sopra l'altra:i diversi materiali sono strutturalmente incompatibili, e quindi le spese non possono passare attraverso di loro per essere riscosse. Per risolvere questo problema nelle attuali celle solari multi-giunzione vengono utilizzati metalli fortemente drogati per creare una giunzione a tunnel tra i vari strati, aggiungendo una spesa e una complessità significative alla creazione della cella solare multi-giunzione.

Bedair e il suo team hanno sviluppato un approccio più semplice, utilizzando il legame intermetallico per unire celle solari realizzate con materiali diversi. In una prova di concetto, il team ha impilato una cella solare all'arseniuro di gallio standard sopra una cella solare al silicio.

"Nelle celle solari multi-giunzione la giunzione a tunnel consente la connettività elettrica agendo come una connessione metallo-metallo, " dice Bedair. "Nel nostro sistema, l'indio serve come scorciatoia per quello. I contatti metallici esistenti delle singole celle sono ricoperti da pellicole di indio. I film di indio si legano facilmente a temperatura ambiente a bassa pressione. Il risultato è una cella solare composta da due materiali diversi, impilati meccanicamente e collegati elettricamente.

"Con questa tecnica siamo in grado di sfruttare i vantaggi economici, soluzioni pronte all'uso senza dover sviluppare tutte le nuove tecnologie. I produttori potrebbero semplicemente modificare leggermente i loro prodotti esistenti per aumentare la loro efficienza nelle celle solari multi-giunzione, piuttosto che dover creare nuovi prodotti."

La carta, "Un nuovo approccio per celle solari multi-giunzione da singole celle standard:GaAs/Si" è stato presentato all'IEEE Photostatic Specialist Meeting tenutosi il 19 giugno a Chicago, I L. Per l'opera è stata presentata una domanda di brevetto.