Aziende, ma anche e soprattutto cittadini privati hanno accresciuto il loro interesse per le energie rinnovabili, in modo particolare per i pannelli fotovoltaici. E’ stato soprattutto il caro energia a spostare l’attenzione. Nel momento in cui le bollette dell’ elettricità sono schizzate in alto, ecco tornare di moda l’attenzione per il solare.
Con l’obiettivo di massimizzare l’efficienza e la produzione energetica, gli scienziati e gli ingegneri hanno sviluppato nuove tecnologie che consentono di aumentare il rendimento dei moduli fotovoltaici. Queste tecnologie di ultima generazione stanno aprendo nuove possibilità per l’utilizzo su larga scala dell’energia solare.
Di pari passo i prezzi dei pannelli fotovoltaici stanno lentamente e costantemente scendendo vedi in proposito l’articolo https://www.pannellifotovoltaicisolari.com/costo-pannelli-solari/ , tanto che oggi grazie alla discesa dei costi e agli incentivi fiscali un impianto fotovoltaico lo paghiamo “appena” 1500/2000 euro al Kilowatt.
Vediamo da vicino quali sono le novità nel campo dei ritrovati tecnologici relativi al fotovoltaico.
Pannelli Fotovoltaici ad Alto Rendimento
I pannelli fotovoltaici ad alto rendimento utilizzano materiali innovativi e strutture di celle solari avanzate per ottenere un’efficienza superiore rispetto ai pannelli tradizionali. Ad esempio, i pannelli solari a celle multigiunzione impiegano diverse strati di materiali semiconduttori per catturare una più ampia gamma di lunghezze d’onda della luce solare, migliorando l’efficienza complessiva.
Questa tecnologia è spesso utilizzata in ambiti spaziali, ma sta diventando sempre più accessibile per le applicazioni terrestri.
Già oggi troviamo moduli fotovoltaici, ad esempio quello di Panasonic o Sun Power in grado di arrivare a performance del 23/24%.
Pannelli Fotovoltaici a Concentrazione
I pannelli fotovoltaici a concentrazione sfruttano l’uso di ottiche per concentrare la luce solare su aree più piccole di celle solari ad alta efficienza. Questo approccio riduce la quantità di materiale semiconduttore richiesta e aumenta l’efficienza complessiva. I sistemi a concentrazione possono utilizzare lenti o specchi parabolici per concentrare la luce solare sulle celle solari.
Ecco come funziona un pannello fotovoltaico a concentrazione:
- Concentrazione della luce solare: Il pannello utilizza un sistema ottico, come lenti o specchi parabolici, per concentrare la luce solare su un’area più piccola delle celle solari. Questo concentra l’energia solare incidente, aumentandone l’intensità.
- Trasmissione della luce concentrata: La luce solare concentrata viene trasmessa alle celle solari ad alta efficienza situate nella zona di concentrazione. Queste celle solari sono spesso realizzate con materiali semiconduttori avanzati, come il gallio-arseniuro (GaAs) o il silicio ad alta efficienza.
- Conversione della luce in elettricità: Le celle solari ad alta efficienza convertono la luce solare concentrata in energia elettrica attraverso il fenomeno dell’effetto fotovoltaico. Quando i fotoni della luce solare colpiscono le celle solari, gli elettroni vengono eccitati, creando una differenza di potenziale che genera una corrente elettrica.
- Raffreddamento e dissipazione del calore: Poiché la luce solare viene concentrata su un’area più piccola, l’aumento dell’intensità luminosa può generare più calore rispetto ai pannelli fotovoltaici tradizionali. Pertanto, i pannelli fotovoltaici a concentrazione sono progettati con sistemi di raffreddamento per mantenere le celle solari a temperature adeguate e prevenire perdite di efficienza.
Pannelli Fotovoltaici a Doppio Vetro
I pannelli fotovoltaici a doppio vetro sfruttano la tecnologia di vetro bifacciale, che consente alle celle solari di catturare la luce solare sia dalla parte anteriore che dalla parte posteriore. Questo approccio consente di sfruttare meglio la luce riflessa o diffusa e aumentare l’efficienza complessiva del modulo. I pannelli fotovoltaici a doppio vetro offrono anche una maggiore durabilità e una migliore estetica rispetto ai modelli tradizionali.
Pannelli Fotovoltaici a Perovskite
I pannelli fotovoltaici a perovskite sono una delle tecnologie emergenti più promettenti nel settore fotovoltaico. La perovskite è un materiale semiconduttore economico e facile da produrre che può essere utilizzato per creare celle solari altamente efficienti.
Questi pannelli fotovoltaici possono essere flessibili, leggeri e possono essere stampati su substrati flessibili o integrati in materiali da costruzione, aprendo nuove opportunità di integrazione architettonica.
La perovskite è un minerale che contiene una miscela sia di iodio che di bromo. Quando questi elementi vengono ripetutamente riscaldati e raffreddati (come accade nei pannelli fotovoltaici esposti al sole), il bromo e lo iodio si separano, il che riduce significativamente l’efficienza di questi materiali. Una delle cause identificate di questa separazione è la presenza di difetti nella perovskite, essenzialmente errori nel modo in cui la perovskite è impilata.
L’utilizzo pero’ di una tecnica che utilizza alcuni gas consente agli scienziati di creare pellicole di perovskite con molti meno difetti, che hanno un’eccellente stabilità operativa. Utilizzando questa nuova tecnica, i team di ricerca hanno prodotto celle solari interamente in perovskite con un’efficienza del 27,1%.
LMolte aziende stanno sviluppando celle solari in perovskite semitrasparenti che possono essere installate al posto di finestre di vetro, facciate di edifici e lucernari.
Pannelli fotovoltaici a grafene
I ricercatori dell’Università di Roma Tor Vergata, dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e del suo spin-off, Graphene Flagship Associate Member BeDimensional, in collaborazione con ENEA, hanno combinato con successo il grafene con celle solari tandem perovskite-silicio per raggiungere efficienze fino a 26,3%. (vedi fonte: https://phys.org/news/2020-03-graphene-perovskites-siliconan-ideal-tandem.html ).
Addirittura un gruppo di ricerca cinese ha fatto un ulteriore passo avanti sviluppando pannelli solari-pluviali in grafene in grado di generare energia dalle precipitazioni.
Questi pannelli presentano un rivestimento in grafene che reagisce agli ioni all’interno delle gocce di pioggia generando elettricità. Gli scienziati stanno ancora cercando di migliorare le loro proprietà, dal momento che non migliorano ancora le prestazioni dei pannelli attuali nei giorni di sole, ma potrebbe essere una soluzione perfetta per sfruttare l’energia solare nelle zone poco soleggiate o quando piove.
