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IBM supera il traguardo dell'efficienza con un nuovo materiale solare
IBM afferma di aver compiuto progressi tecnici su una tecnologia solare che i ricercatori sperano produrrà celle solari a film sottile efficienti realizzate con materiali abbondanti.
I ricercatori IBM hanno lavorato con la società solare a film sottile giapponese Solar Frontier per ottenere una maggiore efficienza solare per le celle solari realizzate con materiali più abbondanti rispetto alle attuali celle a film sottile. Credito: IBM Research
Teodor Todorov e David Mitzi, scienziati fotovoltaici dell'IBM, venerdì dettagliato i risultati di un documento che ha mostrato la massima efficienza fino ad oggi per le celle solari realizzate con una combinazione di rame, zinco, stagno e selenio (CZTS). Pubblicato su Advanced Energy Materials, il documento tecnico descrive una cella solare CZTS in grado di convertire l'11,1% dell'energia solare in elettricità.
Quel livello di efficienza è un salto significativo rispetto all'efficienza del 10,1% che Mitzi e colleghi hanno mostrato l'anno scorso. (Vedi, Celle solari efficienti da materiali più economici). Il documento sostiene inoltre che le celle solari CZTS potrebbero raggiungere un'efficienza sufficientemente elevata da renderle commercialmente redditizie.
Il punto di riferimento CZTS che il gruppo di ricerca guidato da IBM sta perseguendo è CIGS, celle solari realizzate con rame, indio, gallio e selenio. Nei prodotti commerciali, l'efficienza di queste celle è di circa il 12% nei pannelli solari e del 20% nei laboratori. Se CZTS potesse raggiungere il 15% di efficienza, potrebbe iniziare a sostituire CIGS, afferma Mitzi.
Non c'è alcun motivo fondamentale per cui sappiamo perché non possiamo ottenere le stesse efficienze con CZTS come facciamo con CIGS, dice. È uno degli obiettivi chiave per il campo per il prossimo anno o due.
Lo sviluppo di un'alternativa alla CIGS è guidato non tanto dal costo quanto dalla disponibilità della materia prima per realizzare le celle, ha spiegato Mitzi. Il gallio e l'indio, che vengono utilizzati nella produzione di pannelli piatti, potrebbero essere limitati con l'aumento dei volumi solari. Gran parte della produzione di questi elementi è centrata in Cina, ha aggiunto.
La sostituzione di quegli elementi con rame e stagno più abbondanti nelle celle CZTS ha il potenziale per fornire 500 gigawatt di energia solare, molte volte di più rispetto a CIGS, secondo il documento. I ricercatori hanno cercato di sostituire il selenio con zolfo più abbondante anche per affrontare la disponibilità di materiale.
Fare in modo che CZTS corrisponda a CIGS sull'efficienza entro cinque anni è un orizzonte temporale ragionevole, ha affermato Mitzi. IBM sta lavorando alla ricerca con società solari, tra cui Solar Frontier, con sede in Giappone, che ha installato 577 megawatt di pannelli CIGS lo scorso anno, secondo GTM Research .
I produttori di energia solare hanno sviluppato pannelli solari a film sottile perché promettono di essere più economici. Ma i costi degli attuali processi solari al silicio sono diminuiti precipitosamente negli ultimi tre anni. (Vedi, I giorni da cani di Solar).
Ciò ha ridotto il vantaggio di costo del film sottile. Ma ci sono un certo numero di gruppi di ricerca che lavorano con CZTS con un occhio al lungo termine. Stiamo costruendo una comprensione di ciò che dobbiamo correggere e affrontare per ottenere prestazioni più elevate, afferma Mitzi.