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STATI UNITI
01.10.2020 - 08:000

Un nuovo record di efficienza per le celle solari

L’uso di materiali adoperati per i satelliti ha permesso di realizzare una cella solare dall’efficienza vicina al 50%

Un team di scienziati e ricercatori americani del National Renewable Energy Laboratory (NREL) sostiene, in un recente studio pubblicato su Nature Energy, di aver messo a punto una nuova cella solare con un’efficienza del 47,1%. Questo valore la rende la cella solare più efficiente al mondo a prescindere dal tipo di materiale impiegato. Le celle a giunzione singola oggi più diffuse, infatti, di solito non superano un’efficienza del 30%.
Per costruire queste particolari celle, i ricercatori del NREL hanno fatto affidamento su una soluzione nota come cella solare III-V a sei giunzioni, realizzata cioè con sei diversi tipi di strati foto-attivi. Ciascuno di questi è composto da vari materiali III-V, ovvero del 3° e del 5° gruppo della tavola periodica, in grado di sfruttare differenti porzioni dello spettro luminoso per raccogliere l’energia. Il dispositivo contiene in totale 140 strati di vari materiali III-V per supportare le prestazioni di queste sei giunzioni e ha uno spessore tre volte inferiore a quello di un capello.
«Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale dei pannelli solari multigiunzione», ha dichiarato John Geisz, scienziato presso il NREL e uno dei principali autori della ricerca. Va comunque notato che il record è stato ottenuto adoperando speciali lenti capaci di focalizzare la luce solare aumentandone l’intensità di 143 volte, ma nonostante ciò l’efficienza di questo tipo di celle resta comunque molto elevata. I test effettuati con la luce naturale diretta hanno infatti evidenziato un’efficienza pari al 39,2%.
Le celle solari III-V sono molto efficienti ma a causa dell’elevato costo di realizzazione vengono utilizzate per applicazioni particolari come l’alimentazione dei satelliti. «Un modo per ridurre i costi è quello di ridurre l’area richiesta», ha spiegato Geisz. Per fare ciò è utile sfruttare un concentratore solare così da focalizzare la luce in un solo punto. Questo permette di ridurre le dimensioni fino a un centesimo, o anche un millesimo, rispetto ad una cella di silicio a piastra piatta. Un ulteriore vantaggio è che concentrando la luce aumenta l’efficienza della cella.
Secondo Geisz, il principale ostacolo da superare per oltrepassare il 50% di efficienza sono le barriere resistive interne alla cella che ostacolano il flusso di corrente. Certo si può migliorare ulteriormente, ma questo risultato è di per sé già straordinario. Nel frattempo, il NREL è costantemente al lavoro per ridurre i costi di fabbricazione di queste celle solari III-V, che possono comunque aprire un nuovo mercato e nuove applicazioni per l’uso dell’energia solare.


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