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I ricercatori hanno trovato un nuovo modo per creare celle solari flessibili con filamenti di silicio in grado di utilizzare solo l’1% del materiale necessario rispetto alle celle solari convenzionali.  L’obiettivo finale è quello di creare celle solari sottili e leggere che potrebbero essere incorporate in capi d’abbigliamento oppure per ottenere un vantaggio immediato, il nuovo film sottile può essere implementato in moduli fotovoltaici più economici e semplici.

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Mentre i ricercatori della Tel Aviv University stavano cercando di trovare una cura al morbo di Alzheimer sono giunti invece ad un interessante scoperta nel campo delle nanotecnologie che potrebbe significare una migliore prestazione per le tecnologie solari. Ma approfondiamo l’argomento. Quando Ehud Gazit e il suo team di ricerca stavano processando molecole e atomi di dimensione nanometrica si sono accorti che dopo aver creato una serie di peptidi, semplici filamenti molecolari a forma di tappeto erboso, si sono accorti che questi respingevano facilmente polvere e acqua o meglio catene di molecole più complesse che vi si posavano sopra. La struttura di peptidi risultante, ha alcune interessanti proprietà fisiche che potrebbe rendersi utile non solo per la produzione di energia solare, ma anche per le auto elettriche.

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a cura dell’Ing. Mirko Paglia – Aggiornato al 7 Gennaio 2009

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Nelle ultime fiere a cui ho partecipato in questo ultimo anno, ho notato l’esplosione del settore fotovoltaico, tanto da diventare normale vedere tale tecnologia esposta. Interrogando i vari espositori si va a scoprire una grossa lacuna tecnica, o superficialità nel dare informazioni. Non è tanto impossibile trovare l’espositore confusionario dichiarare il pannello al silicio monocristallino come preferibile a quello policristallino o sbandierare 1400 kWh di produzione annua per kWp, senza specificare località, inclinazione temperatura e tutte quelle variabili importanti per una corretta valutazione.

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Nel mondo fieristico non mancano metodi interessanti con diversi materiali e forme, atte ad ottimizzare aspetti come la posa ed il raffrescamento degli strati in materiale fotovoltaico. Spesso, tali innovazioni del settore, rappresentano, a causa di inadeguata consulenza, uno specchietto per le allodole e non un’opportunità. Di seguito si vuole tabellare gli aspetti negativi e positivi di quante più possibili tecnologie sul mercato della “trascrizione” fotone-elettrone. Il tutto viene riassunto in tabella 1 con  valori indicativi, suscettibili alle innovazioni di un mercato in velocissima evoluzione e dalle prospettive stupefacenti.

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Una rivoluzionaria tecnologia potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi solari iper-flessibili. Questo affermano i ricercatori del Georgia Institute of Technology che hanno creato una cella solare tridimensionale che può portare allo sviluppo di sistemi solari altamente flessibili e in grado di generare un interessante quantità di energia. Il gruppo di ricerca spera che la loro nuova tecnologia possa concretizzarsi in moduli fotovoltaici pieghevoli, applicati e nascosti in tantissimi dispositivi. Un caso pratico può riguardare l’assorbimento della luce solare sulle mura di un edificio in cui nanostrutture convertirebbero l’energia solare in energia elettrica utilizzabile.

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Rivoluzione. Al Solar Power International di quest’anno la parola d’ordine è rivoluzione solare. Il Solar Manifesto è diventato così un evento che è servito come  raduno per annunciare l’arrivo della spinta finale che deve raggiungere il settore dell’energia solare per arrivare al suo pieno potenziale. Il fotovoltaico e l’industria collegata ad esso ha subito un cambiamento radicale nel 2009, i prezzi dei moduli e delle celle solari sono crollati ma un buco si è verificato a causa della mancanza di un efficace project financing per lanciare il settore.

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Abbiamo già scritto di Konarka che aveva firmato un contratto con Arch Aluminum & Glass per utilizzare le proprie celle solari nei materiali da costruzione come vetrate e superfici trasparenti. Ora Konarka ha annunciato questa settimana le sue nuove celle solari flessibili in plastica che stanno per essere utilizzate in sacchetti ed eventualmente in strutture telate in Medio Oriente e Africa per ombreggiare. La società ha inoltre un accordo per fornire i suoi pannelli fotovoltaici ai tedeschi Neuber che creano valigie e borse che possono trasformarsi in caricabatterie per dispositivi elettronici di piccole dimensioni come telefoni cellulari, fotocamere digitali o lettori multimediali.

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Sharp ha cercato di migliorare le sue famose celle solari in modo da renderli adattabili ad una vasta gamma di campi di applicazione. Così l’azienda ha recentemente annunciato una tecnologia solare innovativa con cui ha raggiunto un record di efficienza di conversione del 35,8%. “La cella solare a tripla giunzione” utilizza strati di assorbimento composti da due o più elementi, come indio e gallio. Per incrementare l’efficienza di queste celle solari la Sharp ha puntato a migliorare la purezza in ogni strato assorbente.

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Creare una cella solare perfetta (cioè una tecnologia solare che sia efficiente e poco costa produrla) è certamente un continuo working progress. Ricercatori di tutto il mondo stanno tentato di creare infatti celle solari al silicio, celle solari in policritsallino, celle solari in plastica e persino qualcuno dice utilizzando capelli umani! Ma ora, i ricercatori della Cornell University si stanno avvicinando con un altro concetto: creare celle solari da nanotubi di carbonio. Anche se ancora in una fase molto precoce dello sviluppo, le celle solari che utilizzano nanotubi di carbonio possono essere in grado di affiancarsi tranquillamente nel fornire un metodo efficiente nella conversione della luce in elettricità.

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Già disponibili in un’ampia varietà di forme, i pannelli fotovoltaici ormai sono in un momento  in cui oltre all’efficienza nel rendimento, si inizia a studiare anche soluzioni esteticamente diverse. La GreenSun di Gerusalemme punta proprio a questo, alla ricerca di moduli fotovoltaici che non sono solo del classico colore argentato scuro, ma rendendo disponibile la loro tecnologia in una varietà di colori. I nuovi pannelli fotovoltaici, secondo la GreenSun costerà meno di un dollaro per watt per la fabbricazione rispetto ai quasi 4 di quella convenzionale e avrà un tasso di conversione del 20%. Mentre le prestazioni delle tradizionali celle solari peggiora se i moduli fotovoltaici si scaldano sopra una certa soglia, la nuova tecnologia  solare GreenSun si basano sulla concentrazione della luce visibile e quella ultravioletta senza concentrare il calore.

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Creare energia rinnovabile dall’energia cinetica è già presto realizzato grazie a turbine eoliche o turbine azionate da correnti sottomarine. Ma su scala nanometrica i piccoli dispositivi meccanici sono potenzialmente in grado di sfruttare moltissima energia non ancora utilizzata. Lavorare  su scala nanometrica (generalmente definita da dimensioni di un centinaio di miliardesimo di metro o più piccole), sta spingendo i ricercatori a sviluppare dispositivi in grado di produrre energia cinetica ottenuta dalle vibrazioni dei motore e integrati a celle solari.

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Una nuova cella solare potrebbe essere in grado di ridurre i costi di progettazione e adattarsi perfettamente ad essere installata in grandi pannelli flessibili. Così un ricercatore della Berkeley, in California, ha creato una nuova tipologia di cella solare utilizzando una serie crescente di piccoli parallelepipedi in nanoscala in un polimero gommoso su carta stagnola. La realizzazione di questo primo prototipo a differenza delle convenzionali celle in silicio, quelle organiche o in tellurio di cadmio ha suggerito ai ricercatori, che potrebbe ridurre sicuramente il costo delle celle solari. L’aspetto innovativo di queste celle solari infatti risiede anche nella composizione dei materiali utilizzati, ossia solfuro di cadmio, i nano-parallelepipedi incorporati all’interno di una matrice di tellurio di cadmio.

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Kyocera ha annunciato che fornirà moduli solari alla nuova Toyota Prius per il sistema di ventilazione, una funzione opzionale per il modello di auto ibrida più famosa al mondo, che è stata introdotta giusto in Giappone la scorsa settimana. L’output di energia elettrica prodotto dal sistema sarà di 56 Watt per un’efficienza di conversione delle celle solari pari al16,5%. Per la produzione di questi moduli fotovoltaici, Kyocera ha istituito una specifica linea di produzione grazie a ingegneri specializzati in una fabbricazione approfondita al fine di garantire il controllo di ogni dettaglio e attuando valutazioni di controllo della qualità, attraverso rigorosi test per confermare la resistenza al calore, resistenza alle vibrazioni, resistenza agli urti e ad altri importanti aspetti, al fine di garantire la qualità per soddisfare gli standard richiesti per i componenti utilizzati a bordo della nuova Toyota Prius.

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La SkyLine Solar sostiene di aver mosso un passo in avanti rispetto alle altre aziende per rendere più conveniente l’energia solare. I nuovi concentratori fotovoltaici della  SkyLine Solar infatti sono in grado di concentrare l’energia del sole in un’area più piccola. Ciò significa meno quantità di costosi materiali semiconduttori necessari per generare elettricità. La SkyLine Solar infatti sta cercando di mettere insieme due tecnologie sostenibili,  celle solari convenzionali e parabole riflettenti. Come abbiamo già visto precedentemente questa unione aumenta la potenza di conversione rispetto ai pannelli fotovoltaici convenzionali senza concentratori. In questo modo è possibile ridurre le spese per l’energia solare.

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Una recente ricerca pubblicata sul Proceedings of the National Academy of Sciences esplora i nuovi orizzonti di utilizzo e sfruttamento dell’energia solare. Così un team di ricercatori del Leiden Institute of Chemistry, Groningen Biomolecular Sciences, Biotechnology Institute in the Netherlands e del Max Planck Institute hanno svolto un interessante studio su alcuni batteri verdi che contengono strutture chiamate “clorosomi”.

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Secondo questa ricerca la clorofilla, che ha l’incredibile capacità di catturare la luce e rapidamente di trasformarla in energia chimica, contenuta in questi batteri in percentuale molto elevata potrebbe portare ad inventare sistemi fotosintetici artificiali per sfruttare l’energia del sole. Questi batteri vivono gran parte della propria vita in ambienti naturali estremi e con scarsa quantità di luce come sorgenti d’acqua calda sul Mar Nero. Gli scienziati, scoprendo questa particolare specie di batteri, ipotizzando che essi abbiamo una capacità di assorbire energia anche da un singolo fotone il che gli renderebbe energeticamente molto efficienti.

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E’ necessario creare celle solari in plastica leggere, flessibili e, cosa più importante essere convenienti. Ma finora, questi dispositivi sono stati troppo inefficienti per competere con le convenzionali celle solari al silicio utilizzabili per la maggior parte delle applicazioni. Ma ricercatori di diversi istituti di ricerca da tutto il mondo stanno ogni giorno segnando record di efficienza con celle solari composte da diversi polimeri organici. Ancora però queste celle solari non sono ancora abbastanza efficienti per poter competere con il silicio, l’efficienza di queste celle solari a polimeri organici è aumentata ad un tasso di circa l’1% l’anno. Se i ricercatori sono in grado di mantenere questa funzione, le celle solari in plastica saranno in concorrenza con il silicio nel giro di pochi anni.

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Nascerà una nuova ricerca chiamata ROD-SOL finanziata dall’Unione europea che mira a migliorare l’efficienza delle celle solari a film sottile utilizzando le nanotecnologie. Il progetto avrà una durata di tre anni con un budget assegnato di 4 milioni di euro e potrà dare un interessante svolta al settore dell’energia solare che come ben sappiamo rappresenta uno delle più promettenti alternative alle tradizionali fonti di energia. La luce solare è gratuita, disponibile in tutto il mondo e non produce gas ad effetto serra. ROD-SOL ha lo scopo proprio lo sviluppo di nuovi nanomateriali più efficienti in termini di costi per le celle solari. In un periodo in cui i prezzi dell’energia sono in aumento, si cerca di sviluppare nuovi modi più economici per sfruttare le fonti di energia rinnovabili.

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