Dall’US Army una nuova cella fotovoltaica sottilissima

10/07/2015 1956


Un gruppo di ricercatori, quasi tutti di origine italiana, della US Army, ha sviluppato una piccola cella fotovoltaica per la conversione di energia solare in energia elettrica che si è tradotta in un brevetto per la significativa riduzione delle dimensioni e dei costi rispetto alle celle solari attuali.

Michael Scalora, fisico ricercatore presso l'US Army Aviation and Missile Research, Development and Engineering Center (AMRDEC) di Redstone Arsenal, in Alabama, ha descritto l'invenzione come una "svolta", che spera possa diventare il punto di partenza per ulteriori progressi tecnologici.
"Queste celle solari a basso costo, compatte, flessibili ed efficienti sono destinate ad avere un forte impatto su tutti i tipi di applicazioni nel nostro Dipartimento della Difesa, come pannelli solari leggeri in grado di alimentare tutti i tipi di attrezzature, in particolare nelle aree remote e inaccessibili", ha detto il dott. Scalora. "La chiave per lo sviluppo di celle solari compatte ma efficienti è data dai progressi fatti nel campo delle nanotecnologie, delle tecniche di nanofabbricazione e nella produzione dei film sottili.”
Le celle solari attuali basate su un singolo cristallo puro di silicio si sono evolute significativamente nel corso degli anni. "l processo di ricerca che ha portato al nostro brevetto è partito alla fine degli anni novanta, quando abbiamo iniziato uno studio dettagliato delle proprietà ottiche dei metalli nobili come l'argento, l'oro e il rame", ha detto Scalora. "L’attuale invenzione consiste nell’inserire strati di metalli come oro e argento tra i vari strati semiconduttori con conseguente spessore complessivo di poche centinaia di nanometri." Basti pensare che un foglio di carta è spesso circa 100.000 nanometri!!
La generazione di celle solari di prossimo sviluppo deve tener conto soprattutto dei costi, della tipologia di materiali e dei problemi di flessibilità, oltre a ridurre sempre più lo spessore della cella fotovoltaica. La nuova concezione di pila multistrato ha ridotto notevolmente le dimensioni di una cella fotovoltaica, che ora è circa 1000 volte più sottile di quelle precedenti che andavano da100 a 200 micron, più o meno la dimensione di un granello di sabbia.
Gli inventori hanno progettato questa cella per superare i problemi degli attuali pannelli solari come usura, danni e stress causati dall’assorbimento di un alto contenuto di radiazione ultravioletta e infrarossa dal sole. 
I raggi UV e IR possono essere sia riflessi dai pannelli delle celle solari per evitare danni alla struttura, sia assorbiti dai materiali aventi band-gaps appropriati per generare una fotocorrente elettrica.
Come risultato della geometria intrinseca della cella, si ha che il tasso di assorbimento della luce solare non è influenzato dall'angolo tra il sole e la pila multistrato. Quindi, i sistemi di orientamento solare non sono necessari per migliorare l'efficienza di questa nuova cella fotovoltaica. La trasparenza ridotta consente inoltre agli strati della cella fotovoltaica di assorbire quasi completamente la luce solare in entrata.