Verso celle solari più efficienti La produzione di celle solari a base di silicio è un passo enorme verso la riduzione delle emissioni di biossido di carbonio dai carburanti fossili e verso la garanzia dell'indipendenza energetica dell'Europa. Nell'ambito di questa iniziativa, il progetto TOPSICLE ha sviluppato un processo industriale a basso costo per la produzione di celle e moduli di silicio multicristallino (mc-Si) estremamente efficienti. Energia © Shutterstock I membri dell'equipe di ricerca TOPSICLE hanno redatto una road map per facilitare la produzione su scala industriale di moduli fotovoltaici (FV) mc-Si con un'efficienza del 20%. La road map ha indicato due diversi concetti di cella: quella screen-printed e quella a contatti sepolti. I partner di progetto dell'Università di Costanza in Germania hanno effettuato un'analisi delle perdite dettagliata e un confronto di celle mc-Si con efficienza del 17,6% e del 18,1%. Il potenziale di efficienza delle celle è stato valutato usando un modello PC1D con lo scopo di ottenere in futuro ampie celle solari mc-Si con il 20% di efficienza. L'analisi delle perdite per la cella solare a 18,1% ha indicato che si potrebbero realizzare miglioramenti significativi sostituendo tutta l'area del campo superficiale posteriore in alluminio con uno schema a contatti posteriore locale. Questa modifica ha garantito una bassa velocità di ricombinazione della superficie posteriore e un'elevata riflettività ottica per la superficie posteriore. Un ulteriore strato di ossido di silicio termico sottile è stato posizionato sotto al rivestimento antiriflesso al nitruro di silicio per ridurre la velocità di ricombinazione della superficie frontale. Un parametro chiave per determinare le prestazioni di una cella solare è il fattore di riempimento. L'aggiunta dello strato di ossido di silicio ha portato a un fattore di riempimento del 77% per la cella 18,1%. Un fattore di riempimento del 78% era stato ottenuto in precedenza usando un simile processo di deposizione e un fattore del 79% potrebbe essere realistico nel prossimo futuro. Un ulteriore miglioramento verso un'elevata efficienza si può ottenere usando un design delle celle a perdita per ombratura zero. Questa tecnica si basa sul concetto dei contatti sepolti ad angolo. Applicando con successo tutti i miglioramenti indicati nella roadmap, si potrebbero ottenere una densità di corrente di 39,6mA/cm2 e una tensione di circuito aperto di 642,9mV. Questo consentirebbe lo sviluppo di celle solari mc-Si con un'efficienza del 20,1%.
