I ricercatori dell'Università finlandese di Aalto e dell'Universitat Politècnica de Catalunya hanno ottenuto l'efficienza record del 22,1% su celle solari in silicio nanostrutturato, come certificato dal Fraunhofer ISE CalLab. Un aumento assoluto di quasi il 4% rispetto al loro precedente record si ottiene applicando un sottile film passivante sulle nanostrutture mediante Atomic Layer Deposition, e integrando tutti i contatti metallici sul lato posteriore della cella.

La ricombinazione superficiale è stata a lungo il collo di bottiglia delle celle solari al silicio nero e finora ha limitato l'efficienza delle celle a valori solo modesti. Le nuove celle di registrazione sono costituite da una spessa struttura a contatto con il retro che è nota per essere altamente sensibile alla ricombinazione della superficie anteriore. L'efficienza quantica esterna certificata del 96% a 300 nm di lunghezza d'onda dimostra che l'aumento del problema della ricombinazione superficiale non esiste più e per la prima volta il silicio nero non limita l'efficienza di conversione dell'energia finale.

I risultati sono pubblicati online in Nanotecnologia della natura .

Per condizioni nordiche

"L'efficienza di conversione energetica non è l'unico parametro da tenere in considerazione, " spiega il professor Hele Savin dell'Università di Aalto, che ha coordinato lo studio. A causa della capacità delle celle nere di catturare la radiazione solare da angoli bassi, generano più elettricità già nell'arco di un giorno rispetto alle celle tradizionali.

"Questo è un vantaggio soprattutto al nord, dove il sole splende da un angolo basso per gran parte dell'anno. Abbiamo dimostrato che in inverno Helsinki, le celle nere generano molta più elettricità rispetto alle celle tradizionali anche se entrambe le celle hanno valori di efficienza identici, "aggiunge.

Nel futuro prossimo, l'obiettivo del team è applicare la tecnologia ad altre strutture cellulari, in particolare, celle sottili e multicristalline.

"Le nostre celle record sono state fabbricate utilizzando silicio di tipo p, che è noto per soffrire di degradazione correlata alle impurità. Non c'è motivo per cui non si possano raggiungere efficienze ancora più elevate utilizzando silicio di tipo n o strutture cellulari più avanzate, "Savino prevede.

Lo sviluppo delle celle fabbricate lo scorso anno continuerà nel prossimo progetto "BLACK", sostenuto dall'Unione Europea, in cui la professoressa Savin insieme al suo team svilupperà ulteriormente la tecnologia in collaborazione con l'industria.

"La superficie delle migliori celle nello studio era già di 9 cm2. Questo è un buon punto di partenza per l'upscaling dei risultati a wafer completi e fino alla scala industriale".