Celle Solari: Come Aumentarne L’Efficienza. Le Nuove Interessanti Ricerche che Puntano ad Aumentare l’Efficienza di Conversione delle Celle Fotovoltaiche: Ispirarsi dalla Natura per un Graduale Cambiamento

Scritto da Redazione - GenitronSviluppo.com in Energia, Energie rinnovabili

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Pubblicato il giorno 12 novembre 2008 - Nessun commento



   


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Le celle solari potrebbero avere un futuro brillante ma per davvero aumentare la loro efficienza dobbiamo far si che la luce assorbita possa essere utilizzata al massimo, magari riflettendola. Gli ingegneri progettisti infatti non sono interessati a produrre nuovi pannelli fotovoltaici brillanti, “ma la loro familiarità con il blu profondo delle celle solari al silicio deve cambiare”, spiega Darren Bagnall, della Southampton University nel Regno Unito. Non solo le celle solari al nudo riuscirebbero ad assorbire i 2/3 della luce riflessa su di esse ma anzi il vetro di protezione sullo strato superiore diminuirebbe ancora l’efficienza.

Ma la maggior parte dei rivestimenti di protezione commerciali delle celle solari al silicio non consentono alla luce di essere riflessa, anzi la maggior parte dei rivestimenti delle celle solari sono stati progettati che riflettono i fotoni e gli disperdono verso i nuovi che colpiscono la cella fotovoltaica. La causa di questa efficienza di conversione che tende ancora a rimanere bassa è dovuta principalmente a questa interferenza fra fotoni in arrivo ed in uscita.

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Il record di efficienza delle celle solari è stato inaugurato questo mese e ha dimostrato in parte una reale interferenza fra i fotoni, è bastato infatti utilizzare una superficie anti-riflettente per guadagnare un 3% nella maggior parte dello spettro visibile e dell’infrarosso aiutando a convertire il 25% di luce in energia elettrica. Il record di queste celle solari stabilito alla New South Wales University in Australia, utilizza un rivestimento che contiene il grado di interferenza per i fotoni, ritardando l’uscita di questi dalla cella solare.

Una nuova soluzione al problema delle celle solari è appena stata suggerita da Shawn Yu-Lin del team del Polytechnic Institute di Troy, New York. Il cappotto anti-riflettente di Yu-Lin contiene infatti 7 strati ed è composto da soli 2 materiali: silicio e biossido di titanio. Invece di creare una brusca superficie riflettente il nuovo rivestimento della cella solare presenta una sorta di superficie omogeneizzante che regola l’entrata dei fotoni nella cella solare. Lo strato più superficiale del rivestimento è ricco infatti di silicio, mentre gli strati successivi progressivamente sono più ricchi di biossido di titanio producendo un particolare gradiente di indice di rifrazione tra l’aria e le celle solari, in modo che i fotoni hanno molta meno probabilità di rimbalzare.

Yu-Lin spiega che il suo rivestimento per le celle solari è costituito da materiali a buon mercato, e dovrebbe aggiungersi con un + 4% al costo di produzione della nuova cella solare, ,ma riuscendo a tagliare la riflessione della luce del 4% in tutto lo spettro del visibile e vicino alle frequenze dell’infrarosso. Il ricercatore è comunque convinto che le prestazioni possono essere tranquillamente migliorate e che questo è solo l’inizio.

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Il gruppo di Darren Bagnall invece punta alla modellazione del vetro di superficie cercandolo di rendere come un occhio di una falena. La farfalla notturna infatti si è evoluta in modo da utilizzare quelli che possono essere definiti gli scarti di luce presenti di notte. L’occhio infatti è costituito da  compressi, densi e alti bastoncelli appuntiti in cima e larghi in fondo, lunghi 500 nanometri.

Come il rivestimento di Yu-Lin questa superficie per celle solari produce un gradiente di indice di rifrazione. Nelle prove finora svolte l’occhio della falena si è potuti constatare riesce a tagliare la riflessione della luce al 5% in tutto lo spettro visibile e dell’infrarosso. Bagnall conclude che potrebbe essere un’ottima idea quella di utilizzare dei rivestimenti per le celle solari in vetro a buon mercato che utilizzano una superficie assorbente come questa per aumentare sempre più l’efficienza delle nuove celle solari.

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