L’intrappolamento della luce porta all’ottenimento di celle solari flessibili con pellicole sottili altamente efficienti
Il progetto DIELECTRIC PV (Advanced light trapping with dielectric micro-particle self-assembled arrays for low-cost and high-performance thin film solar cells), finanziato dall’UE, ha sviluppato una nuova tecnica per migliorare la cattura della luce nelle celle solari con pellicola sottile di silicio, in base alle disposizioni periodiche delle microparticelle dielettriche (DMP, dielectric microparticles) risonanti. L’obiettivo principale dell’iniziativa era quello di costruire dei prototipi di cella con una maggiore efficienza di conversione da luce solare a energia elettrica, grazie all’azione degli insiemi DMP incorporati nel contatto superiore trasparente. Le ricerche hanno effettuato una modellizzazione computazionale utilizzando software numerici con differenze finite nel dominio del tempo, per determinare le condizioni ottimali riguardo agli elementi fotonici a base di dielettrici maggiormente performanti. Sono stati inoltre analizzati nel dettaglio i meccanismi fisici causati da tali elementi, i quali consentono un sostanziale miglioramento dell’assorbimento della luce nei dispositivi fotovoltaici con pellicola sottile. Ulteriori strutture fotoniche basate su nanoparticelle metalliche plasmoniche sono state studiate e dimostrate per un’azione di intrappolamento della luce per le lunghezze d’onda più lunghe (banda del vicino infrarosso). Il progetto DIELECTRIC PV ha dimostrato strategie di intrappolamento della luce molto promettenti, a basso costo e compatibili a livello industriale. Queste hanno il potenziale di aumentare significativamente l’assorbimento ottico in qualsiasi tipo di materiale sottile relativo alle celle solari, consentendo una maggiore efficienza e una riduzione dello spessore delle celle. Dei dispositivi fotovoltaici più densi a livello ottico ma fisicamente sottili comportano anche una fabbricazione più economica e rapida, nonché una migliore flessibilità, il che è cruciale per una produzione a rulli e ai fini di un’applicazione su substrati pieghevoli come per esempio carta e polimeri. Ciò può portare a prodotti orientati alle esigenze dei consumatori, come per esempio imballaggi intelligenti a energia solare, celle fotovoltaiche indossabili, elettronica portatile, celle integrate negli edifici e internet delle cose alimentato a luce solare. Il progresso tecnologico relativo alle celle solari con pellicola sottile raggiunto dal progetto DIELECTRIC PV aiuterà il settore europeo delle celle fotovoltaiche a recuperare la sua posizione di leadership con nuovi prodotti a prezzi accessibili per il mercato globale, promuovendo investimenti e la creazione di posti di lavoro in Europa.
Parole chiave
Cattura della luce, celle solari migliorate grazie alla fotonica, pellicola sottile, silicio, microparticelle dielettriche, DIELECTRIC PV
