In che modo le superfici che intrappolano la luce aumenteranno l'efficienza delle celle solari

Migliorare l'efficienza delle celle fotovoltaiche è una delle grandi sfide per la scienza delle energie rinnovabili. In laboratorio, le celle migliori possono convertire quasi la metà della luce solare che le colpisce in elettricità (44 percento), sebbene per la cifra le celle commerciali siano meno della metà.

Un modo per migliorare le cose è ridurre al minimo la quantità di luce riflessa dalla cellula o trasmessa attraverso di essa, poiché questa energia è chiaramente persa. L'approccio convenzionale consiste nell'utilizzare un rivestimento antiriflesso che può essere ottimizzato per ridurre al minimo i riflessi, in particolare alle frequenze ottimali della cella.

Ma c'è un problema. Sebbene questi rivestimenti siano efficaci nell'impedire i riflessi, non possono impedire la trasmissione della luce. E per la prossima generazione di celle solari a film sottile, questo è un problema particolare. In alcuni casi, quasi la metà della luce passa direttamente.

Quindi la ricerca più recente si concentra su un approccio diverso: catturare la luce in arrivo e intrappolarla contro la superficie. Ciò impedisce sia la riflessione che la trasmissione e quindi ha il potenziale per aumentare significativamente l'efficienza delle celle solari a film sottile. La domanda, ovviamente, è come farlo al meglio in un modo commercialmente fattibile.

Oggi, Constantin Simovski dell'Università di Aalto in Finlandia e alcuni amici rivelano il loro progetto per una nuova struttura che intrappola la luce. La loro idea è quella di coprire una cella con una serie regolare di nanoantenne d'argento che convertono le normali onde in entrata in onde più esotiche che si propagano attraverso la stessa lastra fotovoltaica.

Il lavoro è uno studio teorico e una simulazione di quanto possano essere buone queste nanoantenne e le conclusioni sono promettenti. Dimostriamo che [l'array di nanoantenna può] aumentare significativamente l'efficienza spettrale complessiva delle celle solari con uno spessore molto piccolo. dicono.

Le simulazioni producono alcuni numeri interessanti. Simovski e colleghi calcolano che un normale rivestimento antiriflesso circa il 7% della luce viene perso a causa della riflessione mentre il 46% viene perso per trasmissione.

Al contrario, la loro superficie che intrappola la luce perde il 20% per riflessione, ma solo l'8% per trasmissione. La stessa superficie extra assorbe un ulteriore 6%. È decisamente meglio, ma c'è anche l'importante questione dei costi di fabbricazione.

Simovski e colleghi affermano che le nuove tecniche di fabbricazione per la stampa di un array di nanoantenne su un film sottile significano che potrebbe essere fatto a basso costo. Resta da vedere se questo può essere fatto sulla scala richiesta a un prezzo conveniente.

Tuttavia, le superfici che intrappolano la luce sembrano un modo promettente per aumentare l'efficienza delle celle solari a film sottile, a condizione che qualcuno possa capire come realizzarle abbastanza a buon mercato.

Rif: arxiv.org/abs/1301.3290 : Maggiore efficienza degli array di nanoantenna che intrappolano la luce per celle solari a film sottile

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