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Solare a film sottile ad alta efficienza
Le celle solari realizzate con inchiostri economici a base di nanocristalli hanno il potenziale per essere efficienti quanto le celle inorganiche convenzionali attualmente utilizzate nei pannelli solari, ma possono essere stampate in modo meno costoso. Solexant , un'azienda di San Jose, in California, sta attualmente producendo celle solari per testare la tecnologia. Per competere con altre società solari a film sottile, Solexant punta su processi e materiali di stampa più semplici ed economici, oltre a costi di capitale iniziali inferiori per costruire i suoi impianti. L'azienda prevede di vendere moduli a 1 dollaro per watt, con efficienze superiori al 10%.
Nanocristalli solari: Le celle solari in alto sono state realizzate su una stampante roll-to-roll da un inchiostro costituito dai nanocristalli semiconduttori inorganici a forma di bastoncino mostrati di seguito. Le celle sono state stampate su un foglio di metallo flessibile e saranno sormontate da una lastra di vetro.
L'azienda ha concesso in licenza metodi per coltivare nanocristalli e trasformarli in inchiostri da Paul Alivisatos , professore di nanotecnologia presso l'Università della California, Berkeley e direttore ad interim del Laboratorio Nazionale Lawrence Berkeley . (Alivisatos è nel consiglio di amministrazione di Solexant.) Alivisatos afferma che il vantaggio di questi materiali è il loro potenziale di combinare basso costo con prestazioni elevate. Le celle solari realizzate in silicio cristallino sono efficienti nel convertire la luce solare in elettricità, ma sono costose da produrre. Per ridurre i costi, le aziende hanno sviluppato celle solari a film sottile da semiconduttori che non corrispondono alle prestazioni del silicio cristallino ma sono molto meno costose da realizzare.
L'obiettivo di Solexant è realizzare celle solari a film sottile economiche con efficienze relativamente elevate. Non rivelerebbe di cosa sono fatti gli inchiostri a nanoparticelle, ma la società afferma che sono sospensioni di nanocristalli semiconduttori a forma di bastoncino che hanno un diametro di quattro nanometri e una lunghezza di 20-30 nanometri. Le celle Solexant sono stampate su un foglio di metallo come substrato. I film in nanocristalli sono semplici da stampare ma hanno scarse proprietà elettriche. Gli elettroni tendono a rimanere intrappolati tra le piccole particelle. Il trucco con queste celle è come depositare i materiali al volo in modo da creare una superficie molto conduttiva, che a sua volta garantisce una decente conversione da luce a elettricità, afferma Alivisatos. Solexant inizia con i nanocristalli perché sono più facili da stampare e li riscalda mentre vengono stampati, facendoli fondere insieme in microcristalli più grandi e di alta qualità che non hanno tanti punti in cui gli elettroni si perdono.
Anche le restanti parti della cella solare, inclusi i contatti elettrici e uno strato che assorbe la luce, sono stampate sulle pellicole metalliche flessibili. Questo processo consente a Solexant di stampare aree molto grandi. Al termine, le celle vengono tagliate e quindi ricoperte con un pezzo di vetro rigido.
Realizzare l'intera cella utilizzando un processo roll-to-roll offre all'azienda un vantaggio rispetto ad altre aziende fotovoltaiche a film sottile che stampano su vetro, che è più pesante e limitato ad aree più piccole, afferma il CEO di Solexant Damoder Reddy . Il vantaggio in termini di costi è drammatico, poiché ci consente di produrre celle per 50 centesimi al watt, afferma. Primo Solare , un'azienda a film sottile che utilizza la deposizione sotto vuoto per stampare le sue celle su vetro, ha costi di produzione di 85 centesimi per watt. Nanosolar, un'altra azienda che produce celle solari a nanocristalli, utilizza un semiconduttore diverso che richiede reazioni chimiche durante la stampa, il che aumenta la complessità e i costi del processo. Stampiamo un semiconduttore preformato, che elimina tali passaggi, afferma Reddy.
Solexant ha raccolto 22,5 milioni di dollari in fondi di rischio per costruire il suo impianto pilota da due megawatt e sta cercando altri 40 milioni di dollari nel prossimo anno per costruire un impianto da 100 megawatt. Le startup solari in genere cercano circa 250 milioni di dollari di capitale per costruire un impianto del genere, afferma Reddy.
Il primo prodotto dell'azienda, che secondo Reddy sarà venduto a $ 1 per watt l'anno prossimo, conterrà un singolo strato di nanocristalli. L'azienda sta attualmente sviluppando altri tipi di nanocristalli più reattivi alle diverse bande dello spettro solare nella speranza di aumentare l'efficienza delle sue celle. In definitiva, vogliamo realizzare una cella multistrato ad ampio spettro, afferma Reddy.