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Dal Giappone un nuovo prototipo di cella solare al monosolfuro di stagno
Un team di ricercatori ha sviluppato delle celle solari SnS con elevata efficienza di conversione
Un gruppo di ricercatori della Tohoku University (Giappone), guidato dagli assistant professor Sakiko Kawanishi e Issei Suzuki, ha creato un nuovo prototipo di cella solare al monosolfuro di stagno (SnS) che ha dimostrato prestazioni efficienti ed interessanti, nell’ottica di promuovere energia pulita e avvicinare la società al raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità delle Nazioni Unite.
Lo studio recentemente pubblicato evidenzia come le attuali celle solari a film sottile per produrre l’effetto fotovoltaico impiegano, nella maggior parte dei casi, tellururo di cadmio e seleniuro di rame indio gallio, anche se questi materiali contengono elementi tossici e rari, contrariamente allo stagno e allo zolfo, che invece sono più abbondanti, facili da raffinare e non sono tossici.
Le celle solari al monosolfuro di stagno sono altamente efficienti grazie all’omogiunzione p-n; la cella solare SnS di tipo P è facile da produrre, ma non vale lo stesso per la cella solare SnS di tipo n, ed è per questo che in questo caso l’omogiunzione p-n è particolarmente difficile.
Per risolvere questo problema, un team sempre guidato da Kawanishi e Suzuki era giunto ad una soluzione, lavorando ad una ricerca su grandi cristalli singoli SnS pubblicata ad agosto 2020.
Era stata utilizzata una composizione inedita di mangime per la crescita del flusso dei cristalli SnS che aveva portato ad un incremento della dimensione del cristallo, dandogli inoltre la caratteristica di conduzione di tipo n. Le peculiarità dei cristalli ottenute dalla ricerca hanno consentito un percorso molto più semplice di produzione di celle solari SnS, con elevata efficienza di conversione.
La tensione a circuito aperto di questa nuova cella solare creata dal team giapponese ha registrato un valore di 360 mV, nonostante il dispositivo non fosse ottimizzato. "Ciò è notevole poiché questo è solo il nostro primo prototipo, ma ha comunque registrato una tensione a circuito aperto comparabile a quella dei dispositivi basati su SnS a eterogiunzione" ha detto Kawanishi.
L’efficienza di conversione di questo primo prototipo è attualmente all’1,4%, ma si prevede che presto supererà la migliore efficienza dei dispositivi a eterogiunzione, che è di circa il 5%, una volta ottimizzata la tecnologia di questo nuovo prodotto che, come sottolinea Kawanishi, contribuirà allo sviluppo futuro dell’applicazione pratica delle celle solari SnS.
Lo studio recentemente pubblicato evidenzia come le attuali celle solari a film sottile per produrre l’effetto fotovoltaico impiegano, nella maggior parte dei casi, tellururo di cadmio e seleniuro di rame indio gallio, anche se questi materiali contengono elementi tossici e rari, contrariamente allo stagno e allo zolfo, che invece sono più abbondanti, facili da raffinare e non sono tossici.
Le celle solari al monosolfuro di stagno sono altamente efficienti grazie all’omogiunzione p-n; la cella solare SnS di tipo P è facile da produrre, ma non vale lo stesso per la cella solare SnS di tipo n, ed è per questo che in questo caso l’omogiunzione p-n è particolarmente difficile.
Per risolvere questo problema, un team sempre guidato da Kawanishi e Suzuki era giunto ad una soluzione, lavorando ad una ricerca su grandi cristalli singoli SnS pubblicata ad agosto 2020.
Era stata utilizzata una composizione inedita di mangime per la crescita del flusso dei cristalli SnS che aveva portato ad un incremento della dimensione del cristallo, dandogli inoltre la caratteristica di conduzione di tipo n. Le peculiarità dei cristalli ottenute dalla ricerca hanno consentito un percorso molto più semplice di produzione di celle solari SnS, con elevata efficienza di conversione.
La tensione a circuito aperto di questa nuova cella solare creata dal team giapponese ha registrato un valore di 360 mV, nonostante il dispositivo non fosse ottimizzato. "Ciò è notevole poiché questo è solo il nostro primo prototipo, ma ha comunque registrato una tensione a circuito aperto comparabile a quella dei dispositivi basati su SnS a eterogiunzione" ha detto Kawanishi.
L’efficienza di conversione di questo primo prototipo è attualmente all’1,4%, ma si prevede che presto supererà la migliore efficienza dei dispositivi a eterogiunzione, che è di circa il 5%, una volta ottimizzata la tecnologia di questo nuovo prodotto che, come sottolinea Kawanishi, contribuirà allo sviluppo futuro dell’applicazione pratica delle celle solari SnS.
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