(Phys.org) — I ricercatori di ingegneria dell'Università dell'Arkansas hanno raggiunto la massima efficienza di sempre in una cella solare di 9 millimetri quadrati realizzata con arseniuro di gallio. Dopo aver rivestito le celle delle dimensioni di un gemello con un sottile strato di ossido di zinco, il team di ricerca ha raggiunto un'efficienza di conversione del 14%.

Una piccola serie di queste celle - da nove a 12 - genera energia sufficiente per piccoli diodi emettitori di luce e altri dispositivi. Ma la modifica della superficie può essere aumentata, e le celle possono essere confezionate in grandi serie di pannelli per alimentare dispositivi di grandi dimensioni come case, satelliti, o anche astronave.

Il gruppo di ricerca, guidato da Omar Manasreh, professore di ingegneria elettrica, ha pubblicato i suoi risultati in Lettere di fisica applicata e il numero di aprile 2014 di Materiali per l'energia solare e celle solari .

Un'alternativa al silicio, l'arseniuro di gallio è un semiconduttore utilizzato per fabbricare circuiti integrati, diodi emettitori di luce e celle solari. La modifica della superficie, ottenuta attraverso una sintesi chimica di film sottili, nanostrutture e nanoparticelle, sopprimeva il riflesso del sole in modo che la cellula potesse assorbire più luce. Ma anche senza il rivestimento superficiale, i ricercatori sono stati in grado di ottenere un'efficienza del 9% manipolando il materiale ospite.

"Vogliamo aumentare l'efficienza delle piccole celle, " disse Yahia Makableh, dottorando in ingegneria elettrica. "Con questo materiale specifico, il massimo teorico è il 33% di efficienza, quindi abbiamo del lavoro da fare. Ma stiamo facendo progressi. La bellezza dell'ossido di zinco è che è economico, non tossico e facile da sintetizzare."

Makableh ha affermato che la modifica della superficie potrebbe essere applicata anche ad altre celle solari, compresi quelli fatti di punti quantici di arseniuro di indio e arseniuro di gallio. Le celle solari realizzate con questi materiali possono essere in grado di raggiungere un'efficienza di conversione del 63%, che li renderebbe ideali per lo sviluppo futuro delle celle solari.

Makableh ha utilizzato attrezzature e strumenti nel laboratorio di ricerca optoelettronica del College of Engineering, che è diretto da Manasreh. I ricercatori in laboratorio coltivano e funzionalizzano i semiconduttori, rivestimenti antiriflesso nanostrutturati, superfici autopulenti e nanoparticelle metalliche da utilizzare nelle celle solari. Il loro obiettivo finale è fabbricare e testare dispositivi fotovoltaici con una maggiore efficienza di conversione dell'energia solare.

Manasreh si concentra sulle proprietà optoelettroniche sperimentali e teoriche dei semiconduttori, superreticoli, nanostrutture e relativi dispositivi.