Fotovoltaico tandem in silicio-perovskite: nuovi progressi

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perovskite e silicio

Le celle in silicio con emettitore passivato e contatto posteriore sono adatte alla multigiunzione con la perovskite.

Combinare la perovskite con il silicio rappresenta attualmente una delle migliori strategie per superare i limiti dello storico semiconduttore e aumentare l’efficienza di conversione luce-elettricità. È che quello che nel campo viene chiamato fotovoltaico tandem o multigiunzione. Due o più celle solari, con assorbitori differenti, sono sovrapposte o collegate assieme per catturare una porzione più ampia dello spettro solare.

L’approccio in sé non rappresenta più una novità, ma il segmento regala quasi quotidianamente interessanti progressi. Come quello raggiunto dai ricercatori dell’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) e dall’Institute for Solar Energy Research (ISFH), in Germania. Per la prima volta i due team hanno combinato una cella superiore in perovskite con una cella di silicio PERC/POLO per formare un dispositivo tandem. 

La tecnologia PERC (acronimo inglese di emettitore passivato e contatto posteriore) individua una particolare architettura cellulare. A differenza del vecchio standard di settore, il fotovoltaico PERC possiede sul retro della cella uno strato aggiuntivo ottenuto tramite passivazione. Tale elemento è in grado di riflettere e recuperare una parte della luce non assorbita direttamente dal wafer di silicio, aumentando l’assorbimento luminoso e dunque l’efficienza complessiva. In questo caso sul lato anteriore del wafer è stata utilizzata anche un’altra tecnologia: il POLO contact, uno speciale contatto passivante in silicio policristallino su ossido, che costituisce la base per la connessione in serie interna.

Per realizzare il nuovo fotovoltaico tandem PERC/POLO con perovskite gli scienziati hanno lavorato sull’architettura cellulare. Tra le novità messe in campo, HZB ha aggiunto uno strato di ricombinazione in ossido di indio drogato con stagno come contatto tra le due sottocelle. Il risultato? La combinazione ha raggiunto un’efficienza del 21,3% su un’area cellulare attiva di circa 1 cm². Il valore appare ancora inferiore all’efficienza delle celle PERC singole. “Tuttavia, i risultati sperimentali iniziali e le simulazioni ottiche indicano che possiamo migliorare significativamente le prestazioni attraverso l’ottimizzazione del processo e degli strati”, spiegano gli autori dello studio. La speranza del team è di poter raggiungere velocemente il 25%. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Solar RRL (testo in inglese).

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