Gli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno fabbricato una cella solare con un'efficienza di quasi il 50%.

La cella solare a sei giunzioni detiene ora il record mondiale per la massima efficienza di conversione solare al 47,1%, che è stata misurata sotto illuminazione concentrata. Una variazione della stessa cella ha anche stabilito il record di efficienza sotto l'illuminazione di un sole al 39,2%.

"Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale delle celle solari multigiunzione, " ha detto John Geisz, uno scienziato principale nel gruppo fotovoltaico cristallino ad alta efficienza presso NREL e autore principale di un nuovo documento sulla cella da record.

La carta, "Celle solari III-V a sei giunzioni con un'efficienza di conversione del 47,1% a una concentrazione di 143 soli, " appare sul giornale Energia della natura . I coautori di Geisz sono gli scienziati del NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrea Normanno, Harvey Guthrey, Matteo Giovani, Canzone Tao, e Thomas Moriarty.

Per costruire il dispositivo, I ricercatori del NREL si sono affidati a materiali III-V, così chiamati per la loro posizione nella tavola periodica, che hanno un'ampia gamma di proprietà di assorbimento della luce. Ciascuna delle sei giunzioni della cella (gli strati fotoattivi) è appositamente progettata per catturare la luce da una parte specifica dello spettro solare. Il dispositivo contiene circa 140 strati totali di vari materiali III-V per supportare le prestazioni di queste giunzioni, eppure è tre volte più stretto di un capello umano. A causa della loro natura altamente efficiente e del costo associato alla loro realizzazione, Le celle solari III-V sono più spesso utilizzate per alimentare i satelliti, che premiano le prestazioni impareggiabili di III-V.

Sulla terra, però, la cella solare a sei giunzioni è particolarmente adatta per l'uso nel fotovoltaico a concentrazione, ha detto Ryan Francia, co-autore e scienziato nel III-V Multijunctions Group del NREL.

"Un modo per ridurre i costi è ridurre l'area richiesta, " Egli ha detto, "e puoi farlo usando uno specchio per catturare la luce e focalizzare la luce in un punto. Quindi puoi farla franca con un centesimo o addirittura un millesimo del materiale, rispetto a una cella di silicio a piastra piatta. Si utilizza molto meno materiale semiconduttore concentrando la luce. Un ulteriore vantaggio è che l'efficienza aumenta man mano che si concentra la luce."

La Francia ha descritto il potenziale per la cella solare di superare il 50% di efficienza come "in realtà molto realizzabile", ma tale efficienza al 100% non può essere raggiunta a causa dei limiti fondamentali imposti dalla termodinamica.

Geisz ha affermato che attualmente il principale ostacolo della ricerca per raggiungere il 50% di efficienza è ridurre le barriere resistive all'interno della cella che impediscono il flusso di corrente. Nel frattempo, osserva che NREL è anche fortemente impegnato nella riduzione del costo delle celle solari III-V, aprendo nuovi mercati per questi dispositivi altamente efficienti.