As células solares de multijunção são o tipo mais eficiente de célula solar no mercado hoje e o tipo de célula solar mais caro de se produzir. Em um papel de prova de conceito, pesquisadores da North Carolina State University detalham uma nova abordagem para a criação de células solares com múltiplas junções usando componentes prontos para uso, resultando em menor custo, células solares de alta eficiência para uso em várias aplicações.

Multi-junção, ou empilhado, as células solares são atualmente as células mais eficientes do mercado, convertendo até 45% da energia solar que absorvem em eletricidade. As células são construídas empilhando semicondutores com bandgaps variados uns sobre os outros, permitindo assim que a célula absorva diferentes comprimentos de onda da radiação solar. Contudo, essas células são muito mais caras de produzir do que os filmes solares finos menos eficientes.

"Queremos criar células solares de alta eficiência a um custo razoável, "diz Salah Bedair, Professor ilustre de Engenharia Elétrica e de Computação na NC State e principal autor da pesquisa. "Células solares finas à base de silício são muito populares porque o material tem cerca de 20% de eficiência e custam cerca de 1/10 ^º quanto custa uma célula solar com múltiplas junções. E outro de baixo custo, materiais de baixa eficiência também estão ganhando popularidade. Se pudéssemos criar células solares empilhadas usando essa tecnologia existente, estaríamos no caminho certo para alcançar nosso objetivo. "

Contudo, você não pode simplesmente empilhar células solares diferentes umas sobre as outras - os diferentes materiais são estruturalmente incompatíveis, e assim os encargos não podem passar por eles para serem coletados. Para resolver esse problema nas atuais células solares de multijunção, metais fortemente dopados são usados ​​para criar uma junção em túnel entre as várias camadas - adicionando despesas e complexidade significativas à criação da célula solar de multijunção.

Bedair e sua equipe desenvolveram uma abordagem mais simples, utilizando ligação intermetálica para unir células solares feitas de materiais diferentes. Em uma prova de conceito, a equipe empilhou uma célula solar de arsenieto de gálio pronta para uso em cima de uma célula solar de silício.

"Em células solares com múltiplas junções, a junção do túnel permite a conectividade elétrica, agindo como uma conexão metal com metal, "Bedair diz." Em nosso sistema, índio serve como um atalho para isso. Os contatos de metal existentes das células individuais são cobertos com filmes de índio. Os filmes de índio se ligam facilmente à temperatura ambiente sob baixa pressão. O resultado é uma célula solar feita de dois materiais diferentes, empilhada mecanicamente e conectada eletricamente.

"Com essa técnica, podemos tirar proveito do baixo custo, soluções prontas para o uso, sem a necessidade de desenvolver todas as novas tecnologias. Os fabricantes poderiam simplesmente ajustar seus produtos existentes ligeiramente para aumentar sua eficiência em células solares de multijunção, em vez de ter que criar novos produtos. "

O papel, "Uma nova abordagem para células solares de junção múltipla a partir de células individuais prontas para uso:GaAs / Si" foi apresentado no IEEE Photostatic Specialist Meeting realizado em 19 de junho em Chicago, IL. Um pedido de patente foi apresentado para o trabalho.