I ricercatori creano celle solari flessibili in silicio monocristallino

Rapporto del 25 maggio 2023

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di Bob Yirka, Tech Xplore

Un grande team di tecnologi affiliati a diverse istituzioni in Cina, lavorando con due colleghi tedeschi e altri due provenienti dall’Arabia Saudita, ha trovato il modo di creare celle solari flessibili in silicio monocristallino. Nel loro studio, riportato sulla rivista Nature, il gruppo ha sviluppato e testato un nuovo processo. Gli editori di Nature hanno anche pubblicato un briefing sulla ricerca nello stesso numero della rivista, delineando il lavoro del team su questo nuovo sforzo.

Le celle solari esistono da più di mezzo secolo e forniscono elettricità per una varietà di applicazioni di energia pulita. Ma fino ad oggi quasi tutti hanno comportato l’uso di celle solari piatte e rigide, rendendole adatte all’uso in un numero limitato di applicazioni. Per molti anni, scienziati, sviluppatori di applicazioni e utenti finali hanno atteso lo sviluppo di pannelli solari flessibili altrettanto efficienti e durevoli di quelli rigidi. In questo nuovo sforzo, il gruppo di ricerca segnala un modo per creare un prodotto del genere.

Il team ha iniziato eseguendo simulazioni di idee per vedere se qualcuna potesse avere successo. Hanno ideato due tecniche per trattare i materiali semiconduttori utilizzati per realizzare i pannelli solari: la prima era un processo chimico umido, mentre il secondo era un processo secco, basato sul plasma.

Nei test nel mondo reale, hanno dimostrato che potevano essere utilizzati per creare pannelli sottili e flessibili; sfortunatamente, entrambi soffrivano di un’eccessiva riflettività. Dall'analisi microscopica è emerso che il problema era dovuto a microscopiche fessurazioni tra protuberanze piramidali che si creavano durante la lavorazione sulla superficie dei pannelli. Il team ha quindi trovato un modo per ammorbidire i dossi e i canali che si formavano tra i bordi, dove si formavano le crepe. Ulteriori test hanno dimostrato che si formavano ancora delle crepe, ma il pannello non si è mai rotto, il che ha permesso alla cella di piegarsi e rimanere utilizzabile.

I dispositivi risultanti realizzati utilizzando le celle pieghevoli erano efficienti e durevoli quanto le celle non pieghevoli. Il gruppo di ricerca ha anche scoperto che le cellule potrebbero essere facilmente prodotte in serie. E poiché sono molto più leggere delle celle solari tradizionali, hanno molte più applicazioni.

Maggiori informazioni: Wenzhu Liu et al, Celle solari flessibili basate su wafer di silicio pieghevoli con bordi smussati, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

Celle solari flessibili realizzate con silicio cristallino, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-01357-7