Il fotovoltaico a concentrazione da tetto vince alla grande sul silicio nei test all'aperto

& quot;Le celle solari erano costose, ma ora'stanno diventando davvero economiche," ha affermato Chris Giebink, Charles K. Etner Assistant Professor di Ingegneria Elettrica, Penn State."Di conseguenza, la cella solare non è più il costo dominante dell'energia che produce. La maggior parte del costo sta sempre più in tutto il resto - l'inverter, la manodopera per l'installazione, le tasse di autorizzazione, ecc. - tutte cose che prima trascuravamo."

Questo mutevole panorama economico ha premiato l'elevata efficienza. A differenza dei pannelli solari in silicio, che attualmente dominano il mercato con un'efficienza dal 15 al 20 percento, la concentrazione del fotovoltaico concentra la luce solare su celle solari più piccole ma molto più efficienti come quelle utilizzate sui satelliti, per consentire un'efficienza complessiva dal 35 al 40 percento. Gli attuali sistemi CPV sono grandi - le dimensioni di cartelloni pubblicitari - e devono ruotare per seguire il sole durante il giorno. Questi sistemi funzionano bene in campi aperti con spazio abbondante e molto sole diretto.

& quot;Quello che'stiamo cercando di fare è creare un sistema CPV ad alta efficienza nel fattore di forma di un pannello solare tradizionale in silicio," disse Giebink.

Per fare ciò, i ricercatori hanno incorporato minuscole celle solari multi-giunzione, di circa mezzo millimetro quadrato, in una lastra di vetro che scorre tra un paio di matrici di lenti di plastica. L'intera disposizione ha uno spessore di circa due centimetri e l'inseguimento avviene facendo scorrere lateralmente il foglio di celle solari tra l'array di lenti mentre il pannello rimane fissato sul tetto. Il monitoraggio di un'intera giornata'richiede circa un centimetro di movimento, che è praticamente impercettibile.

& quot;Il nostro obiettivo in questi recenti esperimenti era dimostrare la fattibilità tecnica di un tale sistema," disse Giebink."Abbiamo messo insieme un prototipo con una singola microcella e un paio di lenti che hanno concentrato la luce solare più di 600 volte, l'abbiamo portato all'aperto e l'abbiamo fatto inseguire automaticamente il sole nel corso di un'intera giornata."

Poiché il team aveva bisogno di sapere esattamente quanta luce solare diretta e diffusa c'era durante il test, si è installato presso il Russell E. Larson Agricultural Research Center a Penn State, dove c'è un sito di monitoraggio delle radiazioni superficiali della National Oceanic and Atmospheric Administration. Gli studenti laureati Jared Price e Alex Grede hanno lavorato insieme al ricercatore post-dottorato Baomin Wang per testare il sistema in due giorni di sole dall'alba al tramonto, proprio accanto a una cella solare al silicio commerciale.

I ricercatori riferiscono inNature Energy, che il sistema CPV ha raggiunto il 30 percento di efficienza, in contrasto con il 17 percento di efficienza della cella di silicio. Nell'arco dell'intera giornata, il sistema CPV ha prodotto il 54% di energia in più rispetto al silicio e avrebbe potuto raggiungere il 73% se si fosse evitato il riscaldamento delle microcelle dall'intensa luce solare.

Secondo Giebink, questa tecnologia CPV di tracciamento incorporata sarebbe perfetta per luoghi con molta luce solare diretta, come gli Stati Uniti sudoccidentali o l'Australia.

Giebink osserva che ci sono ancora grandi sfide da affrontare per estendere il sistema ad aree più vaste e dimostrare che può funzionare in modo affidabile a lungo termine, ma rimane ottimista.

& quot;Con la giusta ingegneria,'stiamo esaminando un cambiamento radicale nell'efficienza che potrebbe essere utile in applicazioni che vanno dai tetti ai veicoli elettrici, davvero ovunque's importante generare molta energia solare da un'area limitata."