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I ricercatori dell’Università dello Utah hanno realizzato una nuova, efficiente e resistente cella solare grazie ad un elemento chimico quale il germanio. Il metodo consentirebbe di abbassare il costo delle celle riducendone gli scarti e la possibilità di rottura dei preziosi semiconduttori.
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“L’idea è quella di utilizzare il germanio come base per sviluppare cella solare ad alta efficienza qui sulla terra visto che tali modelli vengono utilizzati nello spazio” spiega Eberhard Bamberg, spiegando inoltre che tale metodo di realizzazione dovrebbe ridurre i costi. Dinesh Rakwal, studente dottorando dell’università aggiunge: “Siamo prossimi a realizzare una wafer per le celle solari in germanio riducendone il costo e il peso rendendole esenti da difetti”.
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Bamberg e Rakwal hanno pubblicato i loro risultati sul Journal of Materials Processing Technology. Il loro studio è stato ora in revisione vedrà una pubblicazione on line ad ottobre e in stampa nel 2009. Il nuovo metodo di lavorazione del wafer (WEDM), produce meno rifiuti arrivando a tagliare wafer molto sottili con meno scarti e problemi di rottura e fessurazioni. Il metodo utilizza un filo di corrente elettrica e molibdeno, già utilizzato in precedenza per la lavorazione di metalli durante la fabbricazione di utensili.
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Il Germanio viene utilizzato come il più efficiente materiale per cella solari ma è usato principalmente dalla Nasa, dai militari e nei satelliti commerciali a causa degli elevati costi. Sylarius sta valutando la possibilità di utilizzare il nuovo metodo ma deve determinare se può essere scalabile per realizzare wafer in massa ed essere commercialmente redditizio. Bamberg spiega che “sia ha un buon potenziale per dare buon risparmio e attivare questa tecnologia sulla terra.” Ora è in attesa il brevetto sul nuovo metodo di utilizzo del germanio per le celle solari.
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Il germanio è un materiale utilizzato soprattutto come fondo per i successivi strati di gallio-indio-arseniuro. Gli strati così lavorano insieme per catturare le diverse lunghezze d’onda della luce solare. Il germanio serve anche come substrato su cui si viene poi sviluppata interamente la cella solare. Le celle solari al silicio sulla terra hanno un’efficienza massima del 20%, spiega Ammende della Sylarius. Nello spazio le celle solari al germanio convertono il 28% della luce solare in elettricità ma sulla terra grazie a concentratori solari queste celle potrebbero convertire più del 40% della luce solare in elettricità anche se in teoria la loro efficienza potrebbe superare il 50%.
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I ricercatori spiegano che comunque nello spazio vien utilizzato per almeno il 94% dei casi celle solari a base di silicio perché molto più conveniente e resistente del germanio. Bamberg infatti sottolinea che in particolare il germanio viene utilizzato nella maggior parte dei veicoli spaziali perché è più efficiente e leggero delle celle solari che utilizzano silicio. Rendere attraente ed economicamente efficiente il germanio ora sui tetti riducendo il peso e le dimensioni dei pannelli fotovoltaici è la missione dei ricercatori universitari.
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Nel nuovo metodo di fabbricazione dei wafer delle celle solari, un cilindro in germanio a forma di lingotto poggia orizzontale ed un filo in molibdeno lungo il quale scorre una corrente elettrica viene abbassato. Il processo è lento. E il metodo richiede circa 14 ore per creare un singolo wafer. Bamberg spiega che il metodo richiede particolare cura e delicatezza nel taglio per evitare di rompere la fetta di germanio ma egli spera di aumentare la velocità arrivando presto a 6 ore.
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“Allo stato attuale siamo in grado di tagliare wafer di celle solari a 300 micron, producendo fino al 30% in più di wafer utilizzando il nuovo metodo. Ma siamo in grado di diminuire ancora lo spessore scendendo a 100 micron producendo il 57% in più di wafer”.
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[ Links utili e approfondimenti ]
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