Nascono le celle solari che sfruttano gli infrarossi

Il fotovoltaico oggi ha due facce. Non è un modo di dire: le nuove tecnologie in questi anni hanno fatto passi da gigante, tanto che ora sembra sia possibile sfruttare una porzione maggiore della luce del sole, con conseguente incremento della funzionalità dei sistemi fotovoltaici.

Lo dicono i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer di Friburgo, che insieme ai colleghi svizzeri dell'Università di Berna e a quelli scozzesi dell'Università Heriot-Watt di Edimburgo, hanno reso possibile l'utilizzo della radiazione infrarossa del sole, che prima era sfruttabile solo in parte nell'ambito della produzione di energia.

Finora, infatti, le celle solari in silicio sono state in grado di utilizzarne solo una limitata frazione, "perdendo" circa il 20% dell'energia del sole.

Per recuperare tale potenziale energetico i ricercatori hanno usato uno speciale convertitore, posto all'interno di cellule solari bifacciali di nuova generazione, realizzate proprio per ottimizzarne il funzionamento. Una scoperta che costituisce uno dei più grandi miglioramenti in termini di efficienza mai realizzati sinora. In realtà la tecnologia legata alla trasformazione dei raggi infrarossi in normale luce utilizzabile era conosciuta da decenni, ma le sue applicazioni nel fotovoltaico si stanno studiando solo dalla metà degli anni novanta.

(Celle bifacciali fotovoltaiche)

Cosa cambia?

Se attualmente le celle solari in silicio sono in grado di trasformare circa il 30% della luce solare in energia elettrica, grazie al nuovo up-converter ideato dagli scienziati tale percentuale potrebbe arrivare al 40%. I pannelli solari bifacciali non sono, in realtà, una novità. E' da poco più di un anno che questi nuovi dispositivi, di tipo monocristallino, sono apparsi sul mercato.

Essi possono ricevere e produrre energia non solo dal lato frontale, ma anche da quello retrostante, che è trasparente. In questo modo sono in grado di generare elettricità anche dalla luce ambientale proveniente da dietro al pannello. Tuttavia i nuovi pannelli, studiati dagli scienziati, hanno della particolarità in più, proprio perché realizzati in modo da funzionare con il nuovo converter.

(Celle solari bifacciali in un parco fotovoltaico)

Come funziona

Per l'utilizzo del nuovo converter è stato creato un prototipo di cella solare bifacciale, in cui il convertitore (normalmente realizzato con una polvere microcristallina di sodio fluoruro di ittrio, incorporata in un polimero), una parte dell'ittrio è stata sostituita da un elemento denominato erbio. Gli ioni di tale elemento sono quelli che reagiscono alla luce infrarossa, incrementando il livello di energia immagazzinata.

Come ha spiegato lo scienziato del Fraunhofer Institut, Stefan Fischer, i ricercatori hanno aggiunto alle celle solari delle grate metalliche sui lati anteriore e posteriore, in modo da permettere ai raggi infrarossi di attraversare le celle stesse, che sono denominate bifacciali in quanto entrambi i lati della cella possono utilizzare la luce in entrata.

Per la prima volta i ricercatori, nella realizzazione di questo prototipo, hanno utilizzato il rivestimento anti-riflesso anche sul lato posteriore della cella: questo dovrebbe, secondo gli studi, incrementare l'efficienza dei moduli, incrementando la resa energetica.

Potrebbe dunque essere la chiave di volta per iniziare a sfruttare l'energia prodotta dal sole in maniera più completa, superando i limiti che finora hanno caratterizzato questo tipo di energia rinnovabile. Resta la necessità di riuscire ad abbattere il più possibile i costi di questo tipo di tecnologia, in modo da renderla conveniente indipendentemente dall'erogazione o meno degli incentivi statali. Sarà questa, allora, la prossima sfida per i ricercatori.