Le celle solari efficienti hanno bisogno di raccogliere e trasformare in elettricità la luce proveniente sia dalla regione spettrale visibile, sia da quella vicina all’infrarosso. Una caratteristica dei materiali che finora non è stato possibile ottenere.
Il progetto GLOBALSOL (Global solar spectrum harvesting through highly efficient photovoltaic and thermoelectric integrated cells), finanziato dall’UE, sta sviluppando nuovi concetti di gestione della luce e materiali per raccogliere una grande parte dello spettro solare, realizzando nuovi dispositivi FV-termoelettrici (TE) che potranno trasformare in maniera efficiente la luce in elettricità.
Le celle solari mesoscopiche sensibilizzate (SMSC) che utilizzano coloranti organici e organometallici pancromatici assieme a elettroliti quasi solidi, raccoglieranno le radiazioni con lunghezza d’onda breve (fino a 750 nm), mentre le radiazioni nella gamma compresa tra 750 e 1.100 nm verranno sfruttate da SMSC basate su punti quantici.
Strutture innovative della banda fotonica proibita dovrebbero amplificare l’assorbimento di fotoni rossi e vicini all’infrarosso da parte delle SMSC. Essendo, inoltre, trasparenti ai fotoni a energia inferiore, questi sistemi possono essere usati come celle superiori in disposizioni tandem per raccogliere una grande frazione dell’emissione solare.
Le radiazioni a lunghezza d’onda lunga (oltre i 1.100 nm) saranno utilizzate dai dispositivi TE. In particolare, il progetto svilupperà nuovi materiali basati su punti quantici assemblati, nanotubi o leghe bulk, con elevate figure di merito nell’intervallo di temperature compreso tra 500 e 700 kelvin.
I ricercatori stanno studiando architetture tandem delle celle o dispositivi ottici idonei, lenti di concentrazione o specchi, per separare in maniera efficiente le lunghezze d’onda della luce e aumentare le prestazioni del dispositivo TE.
Finora, gli scienziati hanno scoperto materiali promettenti per l’innovativa cella ibrida tandem e per il dispositivo TE. L’attenzione è stata concentrata sulla preparazione di perovskiti organiche/inorganiche per celle solari.
Il progetto punta a raggiungere efficienze di conversione complessive del sistema pari circa al 30%, superiori ai limiti attuali. Entro la fine del progetto, un prototipo per la prova di concetto dovrebbe verificare i risultati degli innovativi dispositivi.
