I ricercatori di Singapore hanno sfruttato la tecnologia avanzata delle nanostrutture per realizzare una cella solare al silicio altamente efficiente e tuttavia più economica. Con questo sviluppo, i ricercatori sperano che il costo dell'energia solare possa essere dimezzato.
Sviluppato congiuntamente da Nanyang Technological University (NTU) e A*STAR Institute of Microelectronics (IME), le nuove celle solari in silicio a film sottile sono progettate per essere realizzate con materiali più economici, silicio di bassa qualità. Tuttavia è in grado di generare correnti elettriche prossime a quelle prodotte dalle tradizionali celle solari realizzate con costosi, silicio di alta qualità.
Le nuove celle solari nanostrutturate NTU-A*STAR possono produrre una corrente di (34,3 mA/cm 2 ) – un record mondiale per una cella solare al silicio del suo genere.
Ciò è reso possibile dalla creazione di una trama unica utilizzando nanostrutture, migliaia di volte più piccole dei capelli umani, sulla superficie della cella solare.
La corrente elettrica che ne risulta è prossima a quella delle celle tradizionali (40mA/cm 2 ). Le celle solari convenzionali a film sottile di solito producono circa la metà della corrente prodotta dalle celle tradizionali.
L'adozione dell'energia solare in tutto il mondo è ostacolata dall'alto costo dei pannelli solari tradizionali, in parte a causa del fatto che è costituito da silicio sfuso cristallino di alta qualità.
L'utilizzo di un film sottile di silicio amorfo (informe) di bassa qualità che non ha trama, che è oltre 100 volte più sottile, risolve il problema del costo del materiale, ma non è altrettanto efficace nel convertire la luce solare in elettricità, producendo così meno energia.
Il metodo della nanostruttura di nuova concezione, che crea una trama unica sulla superficie del silicio amorfo, migliora l'efficienza di conversione di potenza (PCE) della cella di silicio a film sottile e quindi aumenta la produzione di energia.
La guida del progetto di IME, Dottor Navab Singh, Senior Scientist del programma NanoElectronics di IME, ha dichiarato:"Per mitigare il ridotto assorbimento della luce e la ricombinazione del vettore nelle celle a film sottile di silicio amorfo, abbiamo progettato e fabbricato le nuove nanostrutture sulla superficie del silicio. L'unica applicazione della strategia di testurizzazione superficiale di IME ha raggiunto un record di densità di corrente di cortocircuito con il 5,26% di PCE."
"Le efficienze di conversione della potenza a livello di cella delle celle solari al silicio cristallino bulk sono del 20-25%. Dato che la densità di corrente di cortocircuito è direttamente proporzionale al PCE, è concepibile che i successivi sforzi per migliorare il fattore di riempimento e la tensione a circuito aperto aumenterebbero notevolmente il PCE finale delle celle solari a film sottile di silicio per corrispondere a quello delle celle solari Si sfuse. I nostri futuri sforzi di ricerca esploreranno ulteriori strategie di intrappolamento della luce come la plasmonica, " ha continuato il dottor Singh.
Professor Cheng Tee Hiang, Presidente della Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, ha affermato che il miglioramento dell'efficienza delle celle solari a basso costo è fondamentale per incoraggiare l'adozione dell'energia solare in tutto il mondo.
"Il mondo di oggi deve affrontare diverse sfide, che includono l'esaurimento dei combustibili fossili, aumento del costo di tali combustibili e una crescente impronta di carbonio. A NTU, ci impegniamo a sviluppare la prossima generazione di celle solari che siano economiche, efficiente e facile da produrre, in modo da consentire all'energia solare di svolgere un ruolo più importante come risorsa rinnovabile".
La sostenibilità è uno dei cinque picchi di eccellenza di NTU che l'università mira a lasciare il segno a livello globale nell'ambito del piano strategico quinquennale NTU 2015. Gli altri quattro picchi includono l'assistenza sanitaria futura, nuovi mezzi di comunicazione, il meglio dell'Oriente e dell'Occidente, e innovazione.
Professor Dim Lee Kwong, Direttore Esecutivo dell'IME, disse, "Si prevede che la domanda di celle solari a film sottile raddoppierà entro il 2013. Gli sforzi di ricerca di IME in questo settore sono congruenti con il movimento mondiale verso soluzioni energetiche rinnovabili a favore dell'ambiente e convenienti".
