Una strategia economica e scalabile per fabbricare efficienti celle solari a eterogiunzione in silicio

Funzionalità del 31 agosto 2023

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

L'eterogiunzione di silicio (SHJ), ovvero le celle solari basate su un'eterogiunzione tra semiconduttori con diversi band gap, sono tra le tecnologie fotovoltaiche più promettenti. Finora, queste celle hanno mostrato notevoli efficienze di conversione di potenza e buone stabilità operative.

Nonostante il loro grande potenziale e i notevoli vantaggi, le celle solari SHJ sono generalmente basate su materiali rari e costosi, il che ne limita la diffusione. Inoltre, la loro fabbricazione è spesso incompatibile con i processi produttivi esistenti, complicandone ulteriormente la produzione su larga scala.

Un team di ricercatori della Suzhou Maxwell Technologies Co., dell’Università di Nankai e di altri istituti in Cina ha recentemente introdotto una nuova strategia di progettazione e fabbricazione che potrebbe ridurre i costi della tecnologia solare SHJ, senza ridurne drasticamente l’efficienza. In un articolo pubblicato su Nature Energy, il team ha presentato risultati molto promettenti ottenuti dalle celle solari prodotte utilizzando la strategia proposta.

"La fornitura limitata di indio raro e l'alto costo della pasta d'argento sono tra i problemi più importanti che le celle solari SHJ dovranno affrontare", hanno scritto Cao Yu, Qiaojiao Zou e i loro colleghi nel loro articolo. "Per superare l'ostacolo degli elettrodi trasparenti a base di indio per celle solari SHJ efficienti, abbiamo preparato con successo materiali per elettrodi di ossido di stagno non drogato (SnOx) economici e producibili in massa mediante sputtering a temperatura ambiente."

Yu, Zhou e i suoi colleghi sono stati in grado di fabbricare nuovi elettrodi trasparenti (cioè componenti essenziali delle celle solari SHJ) basati su SnOx non drogato, utilizzando una tecnica di deposizione altamente scalabile compatibile con i processi di produzione esistenti. Nei test iniziali, si è scoperto che questi materiali presentano proprietà altamente vantaggiose, che si sono tradotte in eccellenti prestazioni delle celle solari del team.

"Sfruttando il naturale difetto di ossigeno vacante, la mobilità dei portatori e la resistività dei materiali preparati hanno raggiunto rispettivamente 22 cm2 V−1 s−1 e 2,38 × 10−3 Ω cm," hanno scritto Yu, Zou e i loro colleghi nel loro articolo.

"La cella solare SHJ con un elettrodo anteriore trasparente SnOx non drogato ha dimostrato un'efficienza del 24,91%. Inoltre, le pellicole SnOx hanno un'eccellente stabilità chimica e possono resistere alla corrosione di soluzioni acide e alcaline durante i processi di galvanica. Infine, le celle solari SHJ con elettrodo di rame placcato e sono stati preparati elettrodi trasparenti a doppia faccia a base di indio dimezzati ed è stata raggiunta un'efficienza certificata del 25,94% (area totale di 274,4 cm2).