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I ricercatori del Berkeley Lab (Lawrence Berkeley National Laboratory) hanno sviluppato una tecnologia che permetterebbe di realizzare pannelli solari a basso costo, utilizzando, per la produzione delle celle, semiconduttori relativamente poco costosi come ossidi metallici, solfuri e fosfuri, sinora esclusi a causa delle difficoltà di drogaggio con le tradizionali soluzioni chimiche e di ion-implantation.
La nuova tecnologia si chiama “screening-engineered field-effect photovoltaics” (SFPV) perché si basa sulla possibilità di variare la concentrazione dei portatori di carica in un semiconduttore mediante l’applicazione di un campo elettrico; nella struttura SFPV, un elettrodo superiore (gate) disegnato accuratamente e parzialmente schermato, permette al campo elettrico di modulare uniformemente la concentrazione dei portatori di carica in un semiconduttore, creando una giunzione PN.
La tecnologia permette di creare giunzioni PN in semiconduttori dove è difficile, se non impossibile, ottenerle con i tradizionali metodi di drogaggio chimico/fisico; richiede solamente un elettrodo e la deposizione della regione di gate. Finora sono state provate due configurazioni: nella prima, funzionante con ossido di rame, l’elettrodo ha la forma di dita sottili; nella seconda, basata su silicio, l’elettrodo è uno strato di grafene che copre la superficie. Se le dita sono sufficientemente strette, il campo elettrico di gate crea un leggero strato con inversione della resistenza tra le dita e una barriera di potenziale al disotto. Invece, la configurazione con strato sottile consente al campo di penetrare ed invertire il semiconduttore sottostante. La configurazione non richiede la polarizzazione di gate, che si ottiene automaticamente; inoltre lo strato di gate può servire come rivestimento antiriflesso, una caratteristica già diffusa e necessaria per il fotovoltaico ad alta efficienza.
Per ora il prototipo è costituito da una membrana fotovoltaica composta da un foglio di poliammide lavorato con il laser per ottenere una struttura a nido d’ape con fori esagonali; su di essa sono stati deposti uno strato di semiconduttori e uno di nanotubi di carbonio.
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