Nuovi materiali catturano l'energia solare
Le celle solari convertono l'energia fotonica della luce del sole in energia elettrica. I sistemi fotovoltaici (FV) stanno entrando adesso nella terza generazione concentrandosi sull'aumento delle prestazioni e la riduzione dei costi. Il progetto IBPOWER ("Intermediate band materials and solar cells for photovoltaics with high efficiency and reduced cost"), finanziato dall'UE, ha raggiunto questi obiettivi. Gli scienziati hanno sfruttato le idee concettuali esistenti relative alle celle solari a banda intermedia (IBV), molte delle quali sono state sviluppate dai partner del progetto. Un problema comune affrontato dalle celle solari convenzionali è l'aumento della corrente fotogenerata senza perdite di tensione in uscita di circuito aperto. Le IBV hanno una banda intermedia (IB) tra la banda di valenza e la banda di conduzione che può essere utilizzata per incrementare l'efficacia. Utilizzando materiali IB al posto dei materiali standard, è possibile utilizzare l'assorbimento di due fotoni della banda proibita inferiore per massimizzare la corrente estratta. Un fotone pompa un elettrone dalla banda di valenza alla banda intermedia. L'altro fotone pompa dalla banda intermedia alla banda di conduzione. La tensione in uscita viene limitata dalla banda proibita maggiore che non ha modificato la propria configurazione. Inoltre, è correlata agli emettitori che fungono da contatti a ogni estremità del materiale IB. Utilizzando un adeguato “pannello multistrato” semiconduttore per isolare la banda intermedia dai contatti elettrici, la tensione in uscita non viene degradata. IBPOWER ha realizzato i criteri di progettazione, sopra citati, con quattro tipi di materiali IB costituiti da punti quantici (PQ), film sottili, nitruro di gallio e indio (InGaN) con manganese (Mn) e metalli di transizione in composti del Gruppo III-V. Sul dispositivo e sul livello dei materiali sono state eseguite caratterizzazioni per la compatibilità, la riduzione delle perdite e la completa ottimizzazione. Per quanto riguarda i primi tre materiali, sono stati già ampiamente diffusi risultati promettenti, con più di 40 articoli pubblicati su riviste del settore e numerose presentazioni di conferenze. I risultati relativi ai metalli di transizione sono attualmente in fase di diffusione. Si prevede che le innovazioni di IBPOWER produrranno un'ampia diffusione sul mercato di dispositivi FV di terza generazione a vantaggio dei produttori, dei consumatori e del pianeta.
