Il costo dei semiconduttori usati per le celle solari è il più grosso limite alla diffusione di massa del fotovoltaico. Ma l'innovazione tecnologica nei materiali introdotta dal California Institute of Technology e dalla IBM potrebbe ridurre in modo drastico il costo dell'energia solare.
Un gruppo di ricercatori ha infatti prodotto cristalli verticali di microfili di silicio, simili a "fili d'erba", in grado di catturare fino all'85% dell'intero spettro della luce La loro efficienza è pari quasi a quella dei tradizionali "wafer" in silicio, ma richiedono solo l'1% della quantità di silicio rispetto ai wafer.
Ci sono molte ragioni per credere che questo sistema potrà essere adattato per produrre celle solari a film sottile".
I ricercatori hanno inserito questi fili di silicio in un sottostrato di "materiale da acquario", una plastica flessibile, trasparente, conosciuta come polydimethylsiloxane, aggiungendo nanoparticelle di ossido di alluminio per riflettere e diffondere la luce incidente, permettendo di raggiungere una maggior superficie dei microfili in tutte le direzioni.
Al momento non sono state ancora prodotte celle solari con questa tecnologia, ma questi fili di silicio dimostrano di essere in grado di assorbire sufficiente quantità di luce per renderli dei candidati interessanti per passare alla produzione.
Naturalmente celle solari fotovoltaiche a film sottile esistono già, ma è stato difficile garantire una efficienza paragonabile a quella delle celle in silicio tradizionali in termini di assorbimento di luce e conversione in elettricità. La nuova tecnologia dei microfili di silico raggiunge una efficienza simile con una frazione dei costi di materiali.
L’ obiettivo è realizzare celle solari a film sottile che diano la stessa efficienza di una cella al silicio tradizionale.
Ci sono anche altri materiali semiconduttori che potrebbero risultare economici come i microfili di silicio da produrre. Già ora, le celle fotovoltaiche a film sottile realizzate con diseleniuro di indio rame gallio (CIGS) o cadmio telluride sono disponibili con efficienza attorno all'11% e prezzi fino a 1 dollaro per watt (fonte First Solar). Ma entrambi questi tipi di celle sono fatte utilizzando materiali molto rari o costosi.
Dei ricercatori alla IBM, comunque, hanno prodotto celle solari con un film sottile simile usando una combinazione di rame, zinco, selenio e zolfo, tutti materiali piuttosto abbondanti ed economici. The nuove celle possono trasformare il 9,6% della luce incidente in elettricità, secondo i risultati dei test fatti dal Laboratorio Energie Rinnovabili del Dipartimento Nazionale dell'Energia.
I maggiori vantaggi di entrambe queste tecnologie possono essere sia la flessibilità che il costo – entrambe le celle in silicio a microfili che quelle in kesterite possono essere realizzate potenzialmente in un'ampia gamma di dispositivi flessibili, inclusi alcuni tipi di tessuto. Al momento un'azienda ha già realizzato un tetto solare che utilizza celle a film sottile CIGS per generare elettricità.
Nonostante la crescita del fotovoltaico, i valori continuano a rimanere bassi. Queste nuove tecnologie a film sottile daranno una spinta al settore, in modo economico. Il solare non decollerà fino a che i costi non saranno competitivi con quelli dell'energia basata sui combustibili fossili, e queste nuove tecnologie promettono di dare la svolta decisiva al fotovoltaico.