Celle solari a film sottile di Silicio con multi-giunzioni e porosità adatte per processi industriali di scissione dell'acqua e produzione di Idrogeno

Nell'articolo di cui al link sottostante viene presentato un nuovo processo per la scissione industriale del'acqua ad Idrogeno con celle solari monolitiche integrate.
Viene spiegato il concetto di celle solari porose multi-giunzione.
Celle solari costituite da un film sottile di Silicio con multi-giunzioni consentono una efficienza elevata nella produzione solare di Idrogeno, con limitati costi di produzione e lunghe operatività tramite formazioni porose che consentono di mantenere una efficienza elevata nel trasporto di ioni anche in strutture industriali importanti.
Inoltre è stato verificato che la struttura porosa delle celle solari ha un impatto positivo sulla riduzione dei sovra-potenziali connessi con le perdite Ohmiche.

Simulazioni mostrano che dimensioni da pochi decimi di micron a poche centinaia di micron possono realizzare basse perdite Ohmiche degli ioni.
Con dette strutture microporose le simulazioni elettrochimiche dimostrano che si possono ottenere efficienze di 11% a pH=0, 4% - 10% a pH=2 quando combinate con adeguate celle solari a tripla-giunzione.
Inoltre con incorporazione di micro-pori si possono ridurre le difficoltà connesse con pH elevati che possono corrodere i foto-elettrodi catalitici metallici e ossido-metallici riducendo la loro durata nel tempo.

Abbiamo anche valutato sperimentalmente l'impatto sulla operatività del dispositivo a cella solare con porosità, film di Silicio e singole giunzioni o multi-giunzione.
Un insieme quadrato di fori circolari con un periodo di 100 micron ed un diametro di 20 micron viene realizzato mediante litografia ottica ed incisione a secco.
Introducendo micropori a dimensioni crescenti in varie celle solari al Silicio abbiamo dimostrato sperimentalmente che vi è solo una minima diminuzione di efficienza nella differenza di potenziale elettrochimico (meno del 10% di differenza relativa).

Per una cella solare con una tripla giunzione (base di Silicio microcristallino, Silicio amorfo al centro, Silicio amorfo alla sommità) possiamo mantenere un alto potenziale 1.983 milli-Volt dopo incorporazione di micropori.
In una cella solare con tripla giunzione tutte di Silicio amorfo depositato su un substrato conduttivo poroso (altamente dopato) abbiamo ottenuto una elevata efficienza nella produzione di Idrogeno solare, che si mantiene anche scalando e aumentando le dimensioni dei dispositivi.

Ciò offre un riferimento paradigmatico verso efficienti, duraturi e dimensionalmente scalabili e incrementabili dispositivi.

                                                                                                                
https://lirias.kuleuven.be/retrieve/518024