Le file di moduli solari blu che punteggiano paesaggi e tetti sono in genere realizzate in silicio cristallino, il cavallo di battaglia praticamente in ogni dispositivo elettronico.
Nella tecnologia solare, il tellururo di cadmio potrebbe sostituire il silicio.
Nell'ultimo decennio, i ricercatori della Colorado State University (CSU) hanno aperto la strada a studi per migliorare le prestazioni e il costo dell'energia solare producendo e testando nuovi materiali che vanno oltre le capacità del silicio. Si sono concentrati su un materiale che promette di sostituire il silicio: il tellururo di cadmio.
In collaborazione con i colleghi della Loughborough University in Gran Bretagna, i ricercatori del Next Generation Photovoltaics Center della CSU hanno raggiunto una svolta decisiva nel modo in cui le prestazioni delle celle solari a film sottile di tellururo di cadmio possono essere ulteriormente migliorate aggiungendo selenio.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista "Nature Energy".
"Il nostro rapporto si spinge fino a una comprensione fondamentale di ciò che accade quando leghiamo il selenio per formare tellururo di cadmio", ha affermato Kurt Barth, Direttore del Next Generation Photovoltaics Center e Professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica.
Finora, non è stato chiaro il motivo per cui l'aggiunta di selenio abbia raggiunto un'efficienza record di tellururo di cadmio record di celle solari di oltre il 22 percento.
Insieme ai dipendenti della CSU WS Sampath e Amit Munshi, Barth e un team internazionale hanno risolto questo mistero. I loro esperimenti hanno dimostrato che il selenio supera gli effetti dei difetti atomici nei cristalli di tellururo di cadmio, aprendo un nuovo percorso per l'energia solare diffusa e più economica.
I film sottili di tellururo di cadmio prodotti dal team CSU in laboratorio utilizzano 100 meno materiale rispetto alle celle solari al silicio convenzionali.
Sono quindi più facili da produrre e assorbire la luce solare a una lunghezza d'onda quasi ideale. L'elettricità generata dalle celle fotovoltaiche al tellururo di cadmio è la più economica nell'industria solare e riduce i combustibili fossili in molte parti del mondo.
Secondo il rapporto, è meno probabile che gli elettroni generati quando la luce solare colpisce il pannello solare sbiancato rimangano intrappolati e persi nei difetti del materiale.
Questi difetti sorgono durante la crescita ai confini tra i grani di cristallo. Ciò aumenta la quantità di energia acquisita da ciascuna cella solare.
Lavorando con i materiali prodotti presso la CSU utilizzando metodi di deposizione avanzati, il team ha scoperto questo comportamento inaspettato quando ha registrato quanta luce viene emessa dai moduli solari contenenti selenio.
Poiché il selenio non è distribuito uniformemente in tutti i moduli, hanno confrontato la luminescenza da aree che avevano poco o niente selenio con aree in cui il selenio era molto concentrato.
"Il materiale delle celle solari buono e impeccabile è molto efficiente in termini di emissione di luce e quindi luminescenza", ha detto Tom Fiducia, autore principale del rapporto di ricerca e studente di dottorato presso l'Università di Loughborough - in collaborazione con il professor Michael Walls.
“È sorprendentemente chiaro quando si vede dai dati che le regioni ricche di selenio brillano molto più luminose del tellururo di cadmio puro. L'effetto è notevolmente forte. "
Dal 2009, la National Science Foundation sostiene il lavoro del “Next Generation Photovoltaics Center”.
Fonte: Informazioni sull'elettronica
