Nuove tecnologie per celle fotovoltaiche

Dei molti materiali utilizzabili per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto quello più utilizzato. Tuttavia, il suo costo elevato ha spinto i produttori di celle fotovoltaiche a ricercare un nuovo processo produttivo, che richieda una quantità inferiore di tale materiale, rispetto a quella attualmente impiegata.

La nuova generazione di celle è costituita da uno strato di silicio di 1 o 2 micron, contro i precedenti 200–300 micron. Tuttavia spessore ed efficienza delle celle sono direttamente proporzionali. In sostanza, celle più sottili catturano meno luce, in particolare la radiazione rossa dello spettro visibile. In termini di produzione di energia elettrica si può dire che tali celle producono il 20% in meno rispetto a quelle di vecchio stampo.

Per rimediare a tale problema, Kylie Catchpole dell’Università nazionale australiana a Canberra e Albert Polman dell’Istituto di fisica atomica e molecolare di Amsterdam hanno provato a reindirizzare la luce sulla superficie delle celle, in modo da colpire tutta la superficie e permettere un assorbimento di tutti i colori dello spettro visibile. Gli strumenti utilizzati per tale sperimentazione sono state delle sottili particelle di argento.
Quando colpiti dalla luce, gli elettroni degli atomi di argento iniziano a vibrare in modo tale che producono loro stessi una piccola quantità di luce. Se l’atomo in questione è una piccola particella su una superficie di silicio, il risultato è quello che conosciamo come superficie plasma. Questo è un tipo di onde elettromagnetiche, che si propaga parallelamente alla superficie, piuttosto che penetrare la stessa. Il plasma attraversa molte più celle di silicio di quanto potrebbe fare la radiazione solare diretta. Le celle in questo modo sono state attivate su un lato e quindi rese più spesse, il che da la possibilità di assorbire e convertire in elettricità la maggior parte della luce, a partire dalla radiazione rossa fino alla blu, rendendo l’efficienza di tali celle paragonabile a quella delle celle tradizionali.
Ovviamente anche l’argento è costoso, ma ne viene usato talmente poco che il prezzo dei moduli fotovoltaici aumenterebbe di qualche centesimo, rendendo più vicino il giorno in cui l’energia solare sarà più economica di quella prodotta dal carbone.

Dagli Stati Uniti arriva invece una rivoluzione inerente i tetti piani commerciali, i quali potrebbero generare elettricità se venissero rivestiti con celle fotovoltaiche. Tuttavia il sistema tradizionale di moduli fotovoltaici, come detto in precedenza, è ancora oggi costoso. Per tale motivo la Solyndra di Fremont, California, ha deciso di adottare tubi solari, anziché pannelli.
Solyndra propone dei film sottili fotovoltaici costituiti da rame, indio, gallio e selenio. Il film viene avvolto in forma cilindrica e inserito in un involucro di vetro, che lo protegge dall’umidità e concentra i raggi del sole. La scelta della forma cilindrica è dovuta al fatto che non occorre inclinare le celle rispetto al cielo e non è necessario ancorarle come si fa per i pannelli, per proteggerli dal vento. Il fondatore di Solyndra, Chris Gronet, orgogliosamente dice di aver dimezzato tempi e costi di installazione, ma preferisce non commentare il costo puro dei cilindri. Tuttavia, a novembre, la Phoenix Solar AG, vicino Monaco di Baviera, ha commissionato alla Solyndra un lavoro da 615 milioni di dollari.
Attualmente la società californiana ha dieci prototipi installati in Germania e cinque negli Stati Uniti.

Articolo dell’Ing. Roberta Lazzari

Fonti:
The Economist – 10-16 gennaio 2009
Scientific American Earth 3.0 – volume 18, numero 5, 2008
http://www.solyndra.com/


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