Pannelli Fotovoltaici a Giunzione Multipla

I sistemi tecnologici legati al ‘solare’, ultimamente non sono molto progrediti, anche se l’obiettivo non è cambiato: accrescere l’efficienza dei moduli, che oggi va dal 13% dei pannelli fotovoltaici a costo inferiore, al 20% di quelli con rendimento più alto.

Una buona soluzione può essere quella di utilizzare pannelli fotovoltaici a giunzione multipla, i quali potrebbero portare l’efficienza quasi al 40%.

Questo significherebbe far uso di metà spazio per un impianto fotovoltaico oppure, usando le medesime dimensioni, verrebbe raddoppiata la produzione di energia elettrica.

Cosa sono e come funzionano i pannelli fotovoltaici a giunzione multipla?

Oggi, i pannelli fotovoltaici utilizzano solitamente una giunzione singola per ottenere un campo elettrico nel semiconduttore di silicio. Dentro una cella a singola giunzione, solamente i fotoni dotati di uguale energia o con energia più alta rispetto lo spettro di banda di questa stessa cella, possono liberare un elettrone dentro al circuito.

In pratica, la risposta del modulo fotovoltaico a singola giunzione, si ritrova solo nella parte di spettro solare la cui energia è al di sopra del gap di banda del materiale assorbente; i fotoni dotati di energia più bassa, vanno purtroppo sprecati.

Per generare il voltaggio, l’energia del sole può essere però sfruttata al massimo usando due o più distinte celle, fornite di più di uno spettro di banda e anche più di una giunzione: ecco come funzionano i pannelli a giunzione multipla, definiti anche a ‘cascata’ oppure in ‘tandem’.

Questi pannelli, dotati di celle a multigiunzione, accrescono la loro conversione ed aumentano notevolmente l’efficienza, con l’impiego di parti più ampie dello spettro di banda solare.

Un sistema a multigiunzione consiste in una pila di celle allineate in ordine decrescente di spettro di banda; la cella più in alto, riesce a catturare i fotoni con energia più alta, passando quelli che non è in grado di assorbire alla cella successiva e così via.

Oggi, la ricerca effettuata sulle celle a multigiunzione, viene maggiormente concentrata su materiali come arseniuro di gallio da utilizzare nei pannelli e le prove eseguite hanno raggiunto un’efficienza di circa il 35%.