Negli ultimi anni, un'innovazione significativa nel campo dell'energia solare ha preso forma attraverso le celle solari fotovoltaiche multi-giunzione. Questa tecnologia offre un approccio rivoluzionario per superare i limiti d'efficienza delle tradizionali celle in silicio standard, aprendo la strada a nuove prospettive nell'ambito fotovoltaico.
Come sono fatte le celle solari fotovoltaiche multi-giunzione?
Le celle solari fotovoltaiche multi-giunzione si distinguono per la loro struttura complessa, che consente di "unire" semiconduttori diversi, ampliando così la gamma di lunghezze d'onda dello spettro solare catturato. Questa architettura prevede l'uso di vari strati, ognuno ottimizzato per assorbire specifiche lunghezze d'onda della luce solare.
La scelta più efficace per massimizzare l'assorbimento dello spettro luminoso, consiste nell'impilare stratificazioni di materiali semiconduttori con bande energetiche decrescenti.
I layer superiori, caratterizzati da un intervallo di banda più elevato, sono progettati per assorbire fotoni con l'energia luminosa più alta, lasciando invece passare quelli con energia inferiore. L'effetto cumulativo di questa struttura stratificata contribuisce significativamente all'aumento complessivo dell'efficienza di conversione dell'energia solare in elettricità.
Nel processo di fabbricazione di tali celle, viene spesso evitato l'utilizzo del silicio, optando invece per composti costituiti da elementi semiconduttori, tra questi materiali, vi sono l’Antimoniuro di Gallio (GaSb), il Fosfuro di Indio (InP) e l’Arseniuro di Gallio (GaAs).
Questi composti semiconduttori sono preferiti per le loro proprietà distintive che contribuiscono alla creazione di celle solari fotovoltaiche multi-giunzione con elevate prestazioni ed efficienza.
Applicazioni e vantaggi tangibili
Nonostante i costi di produzione più elevati, le celle solari fotovoltaiche multi-giunzione promettono notevoli benefici. La loro elevata efficienza le rende adatte a una varietà di settori, tra cui l'industria automobilistica, l'aerospaziale (droni) e l'elettronica di consumo. Ne consegue che i veicoli elettrici possono beneficiare di una maggiore autonomia, i droni possono prolungare i loro tempi di volo e i dispositivi elettronici portatili possono essere alimentati più efficacemente.
Celle solari fotovoltaiche multi-giunzione: efficienza e sostenibilità
La tecnologia multi-giunzione offre un'efficienza che può variare dal 25% fino a oltre il 50%, rappresentando un notevole risparmio nello spazio occupato. Inoltre, la buona resistenza alle elevate temperature e il minimo degrado in termini di efficienza ne fanno una scelta promettente in termini di durata e sostenibilità.
Complessità e sviluppi futuri
Sebbene il processo produttivo di queste celle sia complesso e costoso, l'alta efficienza le rende un investimento attraente. Attualmente, gli sforzi di ricerca e sviluppo sono concentrati sulla creazione di celle solari fotovoltaiche multi-giunzione con un numero ancora maggiore di giunzioni. Questo indica una costante evoluzione nel settore, con l'obiettivo di superare le limitazioni attuali e migliorare ulteriormente le prestazioni delle celle solari fotovoltaiche.
