La divisione Solar di Panasonic Corporation, dedicata allo sviluppo di pannelli fotovoltaici, ha annunciato di aver raggiunto un’efficienza di conversione del 25,6% per le sue celle solari Hit dalle dimensioni di 143,7 cm quadrati. Un progresso notevole rispetto al record mondiale precedentemente raggiunto dalle celle solari a base di silicio cristallino.
Rispetto al precedente record dei moduli fotovoltaici Hit prodotto su una cella da 101,8 cm2 – annunciato da Panasonic nel febbraio del 2013 – il rendimento della cella attuale è superiore dello 0,9% e rappresenta il primo superamento della barriera del 25% per celle di dimensioni pratiche. Questo dato rappresenta inoltre un progresso dello 0,6% rispetto al primato precedente per celle solari a base di silicio cristallino di superfici ridotte (superficie cella: 4 cm2), che aveva raggiunto il 25,0%.
Questo successo è reso possibile dai più recenti progressi nella tecnologia di eterogiunzione della quale Panasonic detiene il brevetto, che consentono alle celle solari Hit dell’azienda di ottenere questa maggiore efficienza di conversione e proprietà superiori ad alte temperature, ma anche dall’adozione di una struttura back contact che prevede l’installazione degli elettrodi sulla parte posteriore della cella, così da sfruttare la luce solare in modo più efficiente.
L’efficienza di questa conversione da record è garantita dallo sviluppo di sofisticate tecnologie che si basano su tre punti.
Innanzitutto una caratteristica fondamentale della tecnologia Hit è la capacità di ridurre la perdita di ricombinazione dei portatori di carica (particelle elettriche generate dalla luce) tramite strati di laminature di silicio amorfo di alta qualità sulla superficie del substrato di silicio monocristallino, dove l’energia viene generata. Utilizzando la tecnologia per formare una pellicola in silicio amorfo sul substrato monocristallino e riducendo contemporaneamente al minimo i danni alla superficie di quest’ultimo, è stato possibile ottenere un notevole coefficiente di temperatura di -0,25% per grado Celsius, in grado di mantenere un’alta efficienza di conversione anche con un’elevata tensione nel circuito aperto (Voc) o a temperature considerevoli.
Inoltre, allo scopo di aumentare la corrente in una cella solare, è necessario condurre la luce solare che raggiunge la superficie della cella verso il substrato in silicio monocristallino, vale a dire lo strato che genera la carica elettrica con perdite minori. Il posizionamento degli elettrodi sulla parte posteriore consente alla luce di raggiungere il substrato in modo più efficiente. Questa innovazione ha reso possibile un netto miglioramento nella densità della corrente di corto circuito (Jsc), con un valore di 41,8 mA/cm2 rispetto al precedente dato di Panasonic, di 39,5 mA/cm2 (nel caso di una cella con efficienza di conversione del 24,7%).
Infine, nelle celle solari, la corrente elettrica generata viene accumulata negli elettrodi della griglia superficiale ed emessa verso l’esterno. Precedentemente, gli elettrodi della griglia sul lato che riceveva la luce erano ottimizzati bilanciando il loro spessore (venivano resi più sottili per ridurre la quantità di luce bloccata) e la riduzione della perdita di resistenza elettrica. Tuttavia, collocando gli elettrodi sul lato posteriore, è diventato possibile ridurre la perdita resistiva quando la corrente viene trasferita agli elettrodi della griglia. Inoltre, è stato ottenuto un elevato fattore di riempimento (o FF, fill factor) pari a 0,827 anche su celle di dimensioni pratiche, migliorando le prestazioni in termini di perdita di resistenza sullo strato di silicio amorfo.
In futuro, Panasonic continuerà a sviluppare la tecnologia delle sue celle solari Hit, con l’obiettivo di ottenere un’efficienza superiore, costi inferiori e un utilizzo più efficiente delle risorse, lavorando inoltre all’implementazione per la produzione massificata.
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