Un anno dopo aver annunciato un’efficienza record, gli scienziati dell’Empa hanno raggiunto un nuovo traguardo del 22,2% per una cella solare CIGS flessibile su film polimerico. Le celle solari di questo tipo sono particolarmente adatte per applicazioni su edifici, veicoli, satelliti, dirigibili e dispositivi mobili.
I ricercatori dell’Empa hanno migliorato ancora una volta l’efficienza delle celle solari flessibili CIGS. Le misurazioni, certificate da enti indipendenti, hanno rivelato un’efficienza del 22,2% nella conversione della luce in elettricità, un miglioramento rispetto al precedente valore record del 21,4%. A titolo di confronto, la migliore efficienza di una cella solare rigida in silicio cristallino è del 26,7%. Il team guidato da Romain Carron, capogruppo del Laboratorio Film Sottile e Fotovoltaico dell’Empa diretto da Ayodhya N. Tiwari, ha presentato i suoi ultimi risultati all’ottava Conferenza Mondiale sulla Conversione dell’Energia Fotovoltaica (WCPEC-8) il 26 settembre 2022 a Milano.
Queste celle solari flessibili sono lavorate su un film polimerico con lo strato semiconduttore Cu(In,Ga)Se2, che assorbe la luce depositata con un metodo di co-evaporazione a bassa temperatura. Shiro Nishiwaki, scienziato dell’Empa, ha modificato la composizione di questo strato per migliorare le prestazioni del dispositivo e la tensione di uscita. "I due approcci esplorati per legare il cristallo hanno portato a miglioramenti simili nelle prestazioni del dispositivo", ha dichiarato Romain Carron. Pertanto, i risultati possono essere trasferiti su scala industriale seguendo diverse implementazioni, con risultati equivalenti. L’efficienza della cella solare, pari al 22,2%, è stata misurata in modo indipendente presso il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE di Friburgo, in Germania.
Una serie di nuovi record in 23 anni
Ayodhya Tiwari e il suo team sono alla ricerca di celle solari flessibili a film sottile da oltre 23 anni. Grazie alla loro profonda conoscenza della tecnologia e dei processi fisici fondamentali, nel corso degli anni hanno raggiunto diversi record di efficienza. La loro "striscia record" è iniziata con il 12,8% nel 1999, per poi passare al 14,1% (2005), al 17,6% (2010), al 18,7% (2011), al 20,4% (2013), con progressi più recenti verso il 20,8% nel 2019 e il 21,4% nel 2021. In un regime di limiti di efficienza elevati, ogni piccolo aumento richiede un’attenta considerazione dei fattori che limitano le prestazioni e un approccio innovativo per superare la sfida. L’attuale miglioramento dell’efficienza è attribuito alla lega dello strato semiconduttore che assorbe la luce per migliorare le proprietà elettroniche.
I moduli solari flessibili e leggeri con questa tecnologia sono particolarmente adatti per applicazioni su tetti e facciate di edifici, serre, veicoli, dirigibili e dispositivi elettronici portatili. L’Empa sta collaborando con l’azienda svizzera Flisom per la produzione di moduli solari flessibili e leggeri per tali applicazioni mediante laminazione. La ricerca è stata sostenuta dall’Ufficio federale dell’energia (UFE).
