Fotovoltaico innovativo: scopriamo insieme due nuove soluzioni capaci di migliorare le prestazioni degli impianti a energia solare. Dalle celle solari deformate alle nanosfere, ecco cosa ha realizzato la ricerca nel settore
Le scoperte in termini di fotovoltaico innovativo sono ormai all’ordine del giorno. Dopo aver parlato del fotovoltaico bifacciale e dei nuovi pannelli ad alta efficienza, capaci di produrre fino al 20% in più di energia, oggi vediamo altre due nuove soluzioni, che hanno l’obiettivo di rendere gli impianti ancora più efficienti.
Scopriamole insieme.
Fotovoltaico innovativo: le celle solari deformate
La prima novità in ambito di energia solare viene dai ricercatori dell’Università di Warwick, in Gran Bretagna, che hanno realizzato delle celle solari molto particolari. Si tratta di celle deformate, che promettono di migliorare drasticamente l’efficienza degli impianti fotovoltaici.
Come spiegano gli scienziati nel loro lavoro, la maggior parte delle soluzioni presenti sul mercato sono formate da due strati di semiconduttori, tenuti insieme da una giunzione formata da una zona a cariche positive e una a cariche negative.
Quando le celle vengono colpite dai raggi solari, la giunzione sostiene un campo interno che divide le cariche in direzioni opposte, generando corrente. Questo principio però contiene un limite intrinseco, conosciuto come limite Shockley-Queisser. In pratica, anche in condizioni ideali solo il 33,7% dell’energia contenuta nella luce solare può essere convertita in elettricità.
Qui si inseriscono le celle solari deformate che si basano sull’effetto fotovoltaico anomalo.
Effetto fotovoltaico anomalo
L’effetto fotovoltaico anomalo si verifica in alcuni semiconduttori e isolanti in cui la mancanza di una simmetria perfetta nella struttura consente di generare una carica di tensione notevolmente alta.
Gli scienziati hanno cercato di replicare questa condizione nelle celle tradizionali, in modo da massimizzare il loro potenziale di produzione elettrica. Gli esperimenti sono stati condotti in semiconduttori di silicio, titanato di stronzio e biossido di titanio, riuscendo, per tutti e tre, a ottenere l’effetto fotovoltaico di massa e superando, quindi, il limite Shockley-Queisser.
Fotovoltaico innovativo: la pellicola di nanosfere
La seconda soluzione nell’ambito del fotovoltaico innovativo di cui vogliamo parlarvi oggi, riguarda il cosiddetto “coating” dei moduli fotovoltaici.
I ricercatori statunitensi del NIST, National Institute of Standards and Technology, hanno applicato un rivestimento di microsfere di vetro sulle celle solari. Questo ha consentito un incremento del 20% dell’assorbimento luminoso, grazie a un effetto di risonanza simile a quello delle onde sonore in una galleria acustica.
Come funzionano le nanosfere
L’obiettivo dei ricercatori del NIST era quello di amplificare la capacità delle celle fotovoltaiche di catturare raggi solari. Le hanno così rivestite con pellicole di nano-risonatori, costituite da migliaia di perline di vetro.
Test di laboratorio hanno confermato la capacità di questa tecnica di aumentare del 20% l’efficienza degli impianti.
Quando la luce colpisce il nano-film, le onde luminose viaggiano tra le ondulazioni, assorbendo un quantitativo maggiore di lunghezze d’onda dello spettro solare.
Gli scienziati hanno trovato anche un modo per rendere la soluzione economicamente sostenibile: anziché immergere la cella in una soluzione di nano-risonatori, hanno depositato alcune gocce su un solo lato, per poi applicarle in maniera uniforme con un rullo metallico.
