Efficienza teorica del 63,2%, una svolta per le celle fotovoltaiche di terza generazione!

Scioccante! Le nuove celle solari a banda intermedia (IBSC) possono raggiungere un'efficienza teorica del 63,2 percento, tre volte superiore rispetto alle normali celle solari (con efficienze nella regione del 20 percento)! Una scoperta rivoluzionaria da parte di un gruppo di ricerca internazionale che potrebbe rivoluzionare l'industria solare! I netizen stanno esclamando: il concept stock di IBSC sta per innescare un boom?

Il nuovo beniamino della tecnologia solare di terza generazione

Le celle solari in silicio cristallino rappresentano la prima generazione di celle solari, comprese le celle solari in silicio monocristallino, policristallino e amorfo. Queste celle sono già ampiamente utilizzate in applicazioni commerciali e residenziali e rappresentano il 90% del mercato fotovoltaico globale. Tuttavia, la loro efficienza di conversione energetica è solo del 15-25 percento e i loro costi di produzione sono elevati.

Le celle solari a film sottile di seconda generazione sono realizzate su substrati di vetro e, sebbene i materiali e i costi di produzione siano inferiori, la loro efficienza di conversione energetica è solo del 6-10 percento.

La terza generazione di celle solari mira ad aumentare l'efficienza di conversione dell'energia, ridurre i costi e facilitare le applicazioni. Sono conosciute come nuove celle solari e includono celle solari a film sottile inorganiche e organiche, celle solari sensibilizzate con colorante e sensibilizzate a punti quantici e celle solari al calcogenuro. Nonostante il tempo di sviluppo relativamente breve di queste celle, esse hanno un grande potenziale di sviluppo a causa della loro elevata efficienza teorica di conversione dell'energia e dei costi di produzione relativamente bassi.

Tra questi, la cella solare a banda intermedia (IBSC) è un nuovo sorprendente concetto per migliorare l'efficienza globale delle celle solari. Con un'efficienza di conversione energetica teorica fino al 63,2%, è il nuovo beniamino della tecnologia solare di terza generazione ed è sempre più favorito dall'industria.

Questo aumento dell'efficienza di conversione dell'energia della cella si ottiene introducendo una stretta banda di energia con una piccola densità di stati energetici nella banda proibita del semiconduttore. L'introduzione di questa banda di energia ristretta consente un maggiore assorbimento del gap di sottobanda mantenendo costante la tensione a circuito aperto. Con questo miglioramento, la cella solare assorbe la maggior parte della luce visibile oltre a parte della luce infrarossa, aumentando così l'uscita di corrente e l'efficienza di conversione energetica della cella.

Figura 1 Diagramma delle bande di energia delle celle: le celle solari convenzionali hanno solo una banda di conduzione CB e una banda di valenza VB, ma le celle solari a banda intermedia introducono anche una banda intermedia (IB) per aumentare l'assorbimento della luce solare

Nonostante l'elevata efficienza di conversione teorica dell'energia della cella solare a banda intermedia (IBSC), le sue prestazioni non sono così elevate come previsto a causa della sua intrinseca natura di composizione elevata (composizione di elettroni e lacune nella banda intermedia) e della distruzione del reticolo del semiconduttore , con l'efficienza di conversione energetica inferiore al valore teorico o addirittura inferiore all'efficienza di una cella tipica. Allo stesso tempo, la cella è molto costosa da fabbricare. Inoltre, gli IBSC hanno una vita breve e possono essere utilizzati solo a basse temperature, il che ne limita notevolmente la produzione e l'applicazione in serie.

Scienziati dell'Imperial College nel Regno Unito e dell'Università del New South Wales (UNSW) in Australia hanno recentemente annunciato lo sviluppo di una nuova cella solare a banda intermedia (IBSC) e hanno pubblicato le loro ultime ricerche sulla rivista RRL Solar. Il nuovo design rappresenta un importante progresso nel campo delle celle solari a banda interstiziale. Secondo il rapporto, il nuovo IBSC utilizza una nuova architettura di celle solari e introduce una struttura ottica unica che utilizza efficacemente più fotoni nello spettro solare per aumentare l'efficienza fotovoltaica della cella. La pubblicazione di questa ricerca segna anche un importante passo avanti nel campo delle celle solari a banda intermedia, che dovrebbe promuovere l'applicazione commerciale delle celle solari a banda intermedia.

Secondo i ricercatori, la cella solare a banda intermedia (IBSC) di nuova concezione introduce una nuova architettura di celle solari che include una "banda a cricchetto" (RB), la cui banda di energia può essere vista nella Figura 1. È possibile il funzionamento a temperatura ambiente. Questa svolta fornirà una base importante per il futuro sviluppo delle celle IBSC e rappresenta un'importante pietra miliare nel campo delle celle solari a banda intermedia.

Già nel 2020, i due ricercatori spagnoli avevano dichiarato: "Crediamo che una volta sviluppati IBSC efficienti, la comunità scientifica investirà maggiori sforzi per ottimizzare le prestazioni di questi dispositivi. Riteniamo che una volta che gli IBSC si dimostreranno molto efficienti e potenzialmente costosi efficace, a seconda del segmento di mercato, l'industria mostrerà un grande interesse." Ora che si stanno sviluppando IBSC ad alta efficienza, questo potrebbe essere un importante rimpasto per l'industria fotovoltaica una volta che altre aziende saranno coinvolte nello sviluppo e nella produzione di massa.