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Silicio nero per applicazioni nel campo dell’energia solare.

Le celle solari di silicio sono la tecnologia solare più ampiamente utilizzata. Il miglioramento della loro efficienza può accelerare l’abbandono di combustibili fossili che causano il cambiamento climatico.
Silicio nero per applicazioni nel campo dell’energia solare.
Le celle fotovoltaiche (FV) hanno bassi costi di manutenzione, nessuna parte in movimento, funzionano a una temperatura vicina a quella ambientale e consentono la produzione di energia su qualsiasi scala. Poiché le celle solari basate sul silicio sono atossiche, efficienti ed estremamente robuste, la stragrande maggioranza della produzione di moduli FV commerciali si basa sul silicio.

Le efficienze della cella solare possono essere migliorate mediante l’assorbimento di più fotoni incidenti per creare più vettori della luce e/o raccogliere più vettori della luce per generare una corrente più alta. L’utilizzo di nanostrutture superficiali consente di catturare più luce grazie al loro alto rapporto tra area della superficie e volume, e agli effetti di confinamento quantico.

Il progetto ENERGOSIL (Silicon films on metals for energy applications) ha lavorato per trovare nuovi metodi di trattamento della superficie in silicio allo scopo di aumentare la sua efficienza nella raccolta dell’energia solare. Sono state create con successo delle nano e micro architetture sulla superficie di silicio che assorbono circa il 99 % della luce incidente.

Modificando le proprietà di riflessione e rifrazione delle superfici della cella solare, la luce può essere catturata all’interno della regione attiva più efficientemente. Una migliore cattura dei fotoni consente di avere nelle celle solari degli strati attivi fisicamente sottili, ma otticamente spessi, che non solo riducono i costi di lavorazione e la quantità di materiale usato, ma diminuiscono anche le perdite elettriche durante il trasporto del vettore della luce.

Il team ha studiato l’elettrochimica di sali fusi e liquidi ionici. Essi hanno sviluppato nuove tecnologie che sono promettenti non solo per le celle FV, ma anche per la produzione di sensori chimici e fotogeneratori di idrogeno.

Il metodo si basava sul procedimento FFC-Cambridge, in cui un disco di silicio con uno strato superficiale di ossido viene esposto a un potenziale catodico. Questo provoca la ionizzazione e la dissoluzione nel sale dell’ossigeno presente nell’ossido, lasciando una matrice di punte di silicio. Questo crea una superficie nera capace di assorbire fino al 99 % della luce incidente in un’ampia gamma di lunghezze d’onda.

ENERGOSIL ha creato delle caratteristiche architetture superficiali, che potrebbero essere applicate per la produzione di efficienti dispositivi a energia solare che concentrano il calore. I risultati sono stati pubblicati e brevettati. Un’azienda, BlackSilicon Ltd, è stata creata per sviluppare ulteriormente questa tecnologia.

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Keywords

Silicio, energia solare, cella solare, fotovoltaico, nanostrutture, confinamento quantico, procedimento FFC-Cambridge