Pozzi quantici per un fotovoltaico GaAs da record

Buone nuove in campo fotovoltaico. QuantaSol, spin-out londinese dell’Imperial College, ha segnato il nuovo record mondiale per celle solari in Arsenurio di Gallio (GaAs), raggiungendo un’efficienza di conversione pari al 28,3% ad una concentrazione di 500 soli. Tale percentuale è stata ottenuta grazie a due anni di lavoro e ad un’intuizione, quella di impiegare una strategia della meccanica quantistica per abbassare il gap di banda elettronica di questo semiconduttore.
L’esistenza e le proprietà di un gap di banda sono da riferirsi al tipo di atomi presenti nel materiale e al reticolo cristallino in cui questi sono organizzati; per ottenere cristalli di qualità perfetta, senza difetti o distorsioni, tutti gli atomi devono essere perfettamente organizzati nella giusta posizione, se questo non si verifica le proprietà elettriche del cristallo o delle celle solari così costituite si deteriorano. I ricercatori di QuantaSol sono ricorsi al processo di bilanciamento forzato, una tecnica impiegata per consentire la crescita epitassiale di nanostrutture cristalline a partire da materiali che hanno reticoli atomici costanti diversi gli uni dagli altri.
In tal modo la società ha realizzato dei “pozzi quantici” (quantum well), buche di potenziale che confinano le particelle permettendo di estrarre energia con uno spettro d’onda più lungo, in indio-gallio arsenuro (InGaAs) intervallato da barriere compensatorie in gallio-arsenuro-fosfide (GaAsP) su un substrato di GaAs. Gli ingegneri sono in grado finora di far crescere fino a 65 pozzi quantici senza ottenere distorsioni nel cristallo e mantenendo dunque una struttura globale equilibrata, ma l’obiettivo è di puntare più in alto non solo nel campo delle celle a singola giunzione ma anche nel campo delle multigiunzioni. L’obiettivo dichiarato è il 38% già nell’ultimo trimestre di questo anno per quelle a tripla giunzione. Il lavoro, per ora ancora in fase di laboratorio, è stato testato e certificato dal Fraunhofer ISE.

fonte: rinnovabili.it