18 Lug Fotovoltaico, dalla Svezia la cella solare con accumulo termico integrato
Un passo avanti significativo nel campo del fotovoltaico arriva dalla Svezia, dove un gruppo di scienziati della Chalmers University of Technology di Göteborg ha sviluppato una nuova cella solare con un sistema di accumulo termico integrato. Questa innovazione promette di superare alcuni limiti convenzionali delle tecnologie fotovoltaiche tradizionali, migliorando l’efficienza complessiva e la sostenibilità dei pannelli solari.
Il fulcro di questa innovazione è il sistema MOST (Molecular Solar Thermal), un dispositivo ibrido che combina una cella fotovoltaica in silicio con un sistema di accumulo termico. Il MOST utilizza molecole organiche fotocommutabili che, illuminate da specifiche lunghezze d’onda, modulano le loro proprietà chimico-fisiche.
Questo processo avviene attraverso un chip microfluidico, dove le molecole assorbono fotoni blu e ultravioletti (lunghezze d’onda inferiori a 450 nm), convertendosi in fotoisomeri metastabili ad alta energia. In parole semplici, l’energia immagazzinata può essere utilizzata come fonte di riserva o per la generazione di energia termoelettrica.
Una delle caratteristiche distintive del sistema MOST è la sua capacità di assorbire solo i fotoni con lunghezze d’onda inferiori a 450 nm, risultando trasparente a quelli superiori.
Questo consente alla maggior parte dei fotoni utili di raggiungere la cella solare sottostante, garantendo un’elevata efficienza. Inoltre, il sistema riduce il riscaldamento termico della cella, raffreddando attivamente il chip e prolungando così la vita utile della tecnologia fotovoltaica. Il risultato è una cella solare che può operare a temperature più basse, aumentando la sostenibilità dell’intero sistema.
Vantaggi cella solare con accumulo termico integrato
Il sistema MOST offre numerosi vantaggi. Oltre a migliorare la conversione dell’energia solare, utilizza elementi comuni come carbonio, idrogeno, ossigeno, fluoro e azoto, evitando l’uso di materiali rari e costosi. Questo rende la tecnologia non solo più efficiente, ma anche economicamente sostenibile.
Un problema significativo delle celle solari tradizionali è la perdita di termalizzazione, ovvero la dispersione di calore che si verifica quando le celle assorbono fotoni con energia superiore al band gap del semiconduttore. Questo calore in eccesso riduce l’efficienza della cella e aumenta le temperature, compromettendo la durata dei pannelli solari. Tradizionalmente, questo problema è mitigato con architetture tandem multigiunzione, ma le celle a giunzione singola non sono abbastanza efficienti.
La soluzione proposta dalla Chalmers University consente alla cella solare ibrida con accumulo termico di immagazzinare fino al 2,3% dell’energia solare, riducendo la temperatura superficiale della cella di circa 8°C in condizioni di irraggiamento solare standard. Questo porta il sistema ibrido a un’efficienza di utilizzo solare del 14,9%, circa lo 0,2% in più rispetto a un sistema senza MOST.
La nuova cella solare con accumulo termico integrato rappresenta, pertanto, un significativo avanzamento nel campo del fotovoltaico, affrontando problemi chiave come la perdita di termalizzazione e l’uso di materiali rari.
I risultati ottenuti dal team della Chalmers University sono promettenti, aprendo la strada a ulteriori miglioramenti dell’efficienza e della sostenibilità delle tecnologie fotovoltaiche.