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Double side contacted cells with innovative carrier-selective contacts

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Il silicio è la chiave per un fotovoltaico ultra-efficiente e a basso costo

Probabilmente il fotovoltaico al silicio dominerà i mercati del fotovoltaico nei prossimi decenni. Un’iniziativa dell’UE vuole sfruttare il potenziale del silicio nella tecnologia fotovoltaica.

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Il progetto DISC, finanziato dall’UE, si occupa del bisogno di ridurre il consumo di combustibili fossili mediante lo sviluppo di tecnologie chiave per la prossima generazione di celle solari e moduli fotovoltaici ad alte prestazioni. L’approccio DISC «si concentra sull’unico modo per sfruttare del tutto il potenziale del silicio: usando i cosiddetti contatti passivanti o contatti e giunzioni selettivi del vettore, ovvero contatti che consentono al vettore di passare senza ricombinazione», afferma il coordinatore dott. Byungsul Min. «Questi contatti rendono possibile un’architettura del dispositivo semplice, riducono lo spessore del wafer di silicio e migliorano la resa energetica, tutti elementi chiave per ottenere costi dell’elettricità molto bassi con un impatto ambientale minimo». Il gruppo di ricerca sta valutando la fattibilità industriale di celle solari a doppia faccia con contatti dotate di giunzioni selettive del vettore (CSJ, carrier-selective junction), metallizzazione ottimizzata e ossidi conduttivi trasparenti (TCO). Celle e moduli fotovoltaici ad alta efficienza I partner del progetto stanno identificando e sviluppando singoli componenti con il potenziale più alto per compiere notevoli passi in avanti per quanto riguarda CSJ, TCO, soggetti alla metallizzazione e dispositivi finali. Da un punto di vista tecnologico, DISC sta puntando a efficienze che superano il 25,5 % per celle di grande superficie e il 22 % per i moduli. Nel primo esperimento comune è stata ottenuta un’efficienza della cella che raggiunge il 21,2 %. Il dott. Min definisce «incoraggianti» i risultati per questi ambiziosi obiettivi. Una caratterizzazione dettagliata e uno studio di simulazione hanno mostrato che i TCO limitano una più elevata efficienza della cella. Ciò avviene perché l’eccellente qualità di passivazione della superficie dei contatti passivanti policristallini basati sul silicio si riduce notevolmente durante la fase di deposizione TCO. «Di conseguenza, questa fase del processo deve essere modificata per di ridurre la degradazione della qualità di passivazione causata dai danni derivanti dalla polverizzazione», spiega il dott. Min. Il gruppo responsabile di DISC ha valutato con successo TCO con additivi all’idrogeno quali possibili soluzioni. Verso un fotovoltaico efficiente dal punto di vita energetico e conveniente Per migliorare fattibilità e attrattiva dei prototipi fotovoltaici, i ricercatori ne valuteranno gli impatti e i benefici ambientali, sociali ed economici in tutta la catena del valore. Intendono infatti allungare la durata di conservazione delle installazioni migliorando affidabilità e durevolezza dei moduli fotovoltaici. Aumentando l’efficienza, l’affidabilità e la durata dei moduli, i produttori di celle solari e moduli dovrebbero consolidare la loro posizione di mercato. Il gruppo responsabile del progetto dimostrerà inoltre lo stato di preparazione della fabbricazione pilota a un costo concorrenziale. Ottenendo un’elevata efficienza del modulo fotovoltaico, DISC mira a raggiungere un costo livellato dell’elettricità molto basso in Europa. Tale costo determina quanto denaro deve essere guadagnato per unità di elettricità al fine di recuperare i costi sostenuti durante il ciclo vitale del sistema. «Insieme a una riduzione nel consumo di argento e indio usati nel fotovoltaico e a un miglioramento nella resa energetica, DISC sta contribuendo a renderlo una delle fonti di elettricità più economiche», conclude il dott. Min. «Abbiamo l’opportunità di mitigare l’impatto dei cambiamenti climatici, migliorare l’accesso all’energia e riposizionare l’Europa all’avanguardia nel campo della tecnologia fotovoltaica».

Parole chiave

DISC, fotovoltaico, ossido conduttivo trasparente (TCO), silicio, modulo fotovoltaico, celle solari, giunzione selettiva del vettore (CSJ, carrier-selective junction)

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