La scelta del fotovoltaico è un vantaggio sotto molti punti di vista: energia pulita e rinnovabile, efficienza energetica, risparmio considerevole sulla bolletta energetica. Negli ultimi anni, la cultura del rinnovabile ha permesso una rapida ascesa di queste nuove tecnologie per pubblici e privati, e la produzione dei pannelli solari è diventata abbastanza economica. Unico scoglio per l’applicazione di questo sistema energetico è rappresentato dai costi di installazione, attualmente ancora proibitivi per qualcuno.
Per ovviare a questo inconveniente, si è allora pensato di realizzare pannelli più efficienti, in modo da poter rientrare più velocemente dal costo dell’installazione e rendere quindi l’investimento meno duro da affrontare.
Fino ad ora, le celle solari, pur avendo un tetto di efficienza massima teorica del 29%, hanno mostrato un’efficienza non molto superiore al 20%: percentuale notevole, ma che è comunque possibile migliorare, a tutto vantaggio degli acquirenti.
I ricercatori della società giapponese Kaneka Corporation hanno voluto, perciò dimostrare la possibilità di spingersi più vicini al limite teorico, riuscendo a costruire una cella solare con un tasso di conversione da energia solare a energia elettrica del 26,3%, arrivato fino a 26,6% dopo l’invio dell’articolo a Nature Energy. Il precedente record era del 25,6%.
La cella costruita dai ricercatori è di 180,4 centimetri quadrati, con eterogiunzioni di qualità elevata e con una stratificazione del silicio nella cella per ridurre al minimo le bande proibite, dove non possono esistere stati elettronici. Hanno inoltre fatto uso di elettroidi a bassa resistenza sul retro della cella, per per evitare schermature sulla superficie sensibile della cella e aumentare così la quantità di fotoni raccolti. Infine, la parte frontale della cella è stata ricoperta da uno strato di silicio amorfo e una speciale pellicola anti-riflettente, con il duplice scopo di proteggere i componenti ed aumentare l’efficienza di raccolta.
Nel corso dell’operazione, sono state anche analizzate le cause che impediscono ai pannelli di raggiungere il tetto teorico del 29%, in modo da avere una panoramica più chiara di come superare i limiti attuali. E’ stata riscontrata una riduzione dell’efficienza complessiva dello 0,5% dovuta a fenomeni di resistenza, dell’1% per fenomeni ottici e del 2% per ricombinazioni di elettroni e lacune.
Il lavoro da fare è ancora molto, ma appare già possibile un sostanziale miglioramento delle prestazioni del fotovoltaico.
L’attività dei ricercatori è stata finanziata dalla New Energy and Industrial Technology Development Organization giapponese: le due realtà continueranno a collaborare nei prossimi anni allo scopo di portare il costo delle celle solari a 0,06 dollari per kWh entro il 2030.