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Il silicio nero per celle solari più economiche

Silicone Nero

Un trattamento chimico semplice potrebbe sostituire i costosi rivestimenti antiriflesso nella costruzione delle celle solari e la riduzione del costo dei pannelli in silicio cristallino. Il trattamento, che consiste in un solo passaggio in un bagno chimico, crea uno strato di silicio nero altamente antiriflesso sulla superficie del supporto di silicio, e costerebbe solo pochi centesimi per watt. I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno utilizzato questo metodo per creare celle solari di silicio che corrispondono in termini di efficienza alle celle al silicio convenzionali presenti sul mercato.
I supporti di silicio cristallino utilizzati per rendere le celle solari di oggi sono trattati per creare una superficie texturata, poi ricoperta di uno strato antiriflesso, di solito si tratta di nitruro di silicio. Questo livello aggiuntivo aumenta il valore di una cella solare, migliorando la sua efficienza - perché reprime la riflessione in modo che più fotoni riescano effettivamente ad entrare nel supporto di silicio, invece di rimbalzare sulla sua superficie, aumentando così il flusso di elettricità fuori della cellula. Ma il livello aggiuntivo aumenta anche la spesa.

Il progetto NREL prevede invece di contenere i costi. Anche con un rivestimento con il silicio di migliore qualità, le celle solari in genere riflettono il 3% della luce che li colpisce, mentre il silicio nero riflette quasi senza luce.
Il prototipo di cella solare fatto al NREL ha la migliore efficienza mai riportata per celle di silicio nero. Le celle sono in silicio monocristallino con la superficie nera, e non c’è nessun ulteriore rivestimento antiriflesso, in questo modo è possibile convertire il 16,8% della luce che li colpisce in energia elettrica, circa la stessa efficienza offerta da un silicio cristallino tipico delle celle solari rivestito con materiale antiriflesso. Il precedente record per le celle di silicio nero è stato del 13,9 %.
Per sostituire i processi utilizzati per trattare la superficie di un supporto – wafer- di silicio, il laboratorio ha sviluppato un processo chimico che può essere effettuato a temperatura ambiente e pressione normale, utilizzando le apparecchiature già in loco presso le fabbriche di pannelli solari. Un supporto è immerso in un bagno di acqua contenente una soluzione di perossido di idrogeno, acido fluoridrico, acido chloroauric, che è composta da idrogeno, cloro, e oro.

La piccola quantità di oro nel bagno acido agisce come un catalizzatore per le reazioni chimiche. Non è chiaro esattamente ciò come procedano le reazioni chimiche, ma portano alla formazione di nanoparticelle d'oro che creano un pattern a profondità variabili nel wafer di silicio. Questo processo richiede tre minuti a temperatura ambiente, e meno di un minuto a 40 ° C. Il risultato è un wafer di silicio nero altamente assorbente la cui superficie è cosparsa di minuscoli tunnel di varia profondità. I pori creano una superficie priva di spigoli vivi per riflettere la luce, e la variazione nella loro profondità è fondamentale, perché la lunghezza delle gallerie determina con quale lunghezza d'onda della luce interagirà. La variazione della lunghezza della galleria consente alla superficie di intercettare un ampio spettro di luce.
Diversi gruppi stanno studiando il silicio per le celle solari e altri dispositivi ottici. Altri hanno usato un processo in più fasi per creare reazioni con il silicio, mettendo particelle metalliche sulla superficie di un wafer e poi sono stati aggiunti degli acidi. La MA-based SiOnyx utilizza impulsi laser per generare minuscoli coni su superfici di silicio. La loro formula per il silicio nero crea un materiale diverso da quello NREL, ma con proprietà simili. L'agenzia ha chiesto per i brevetti sul processo. (Da Technologyreview)

 

 

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molto interessante Giuseppe

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