Pannelli solari sempre più efficienti grazie agli studi del Fraunhofer Institute

Dopo tre anni di studi, a Friburgo, il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, il più grande istituto di ricerca europeo sull'energia solare, il cui impegno è promuovere sistemi energetici sostenibili, economici, sicuri e socialmente giusti, è giunto alla costruzione di una cella in grado di convertire il 44.7 % dell'energia dello spettro solare in energia elettrica.

Già a Maggio, il team franco-tedesco aveva annunciato una cella con il 43.6 % di efficienza, un primo passo verso l'annuncio delle scorse settimane, ma, soprattutto, verso un'ulteriore riduzione dei costi dell'energia elettrica ottenuta attraverso il fotovoltaico. Il prossimo obiettivo è arrivare a una efficienza del 50 %, un risultato da record se si pensa che, per ora, le celle solari convertono in energia meno di un quinto della luce solare ricevuta. 

All'origine di questo importante risultato è l'utilizzo di una nuova cella solare a quattro giunzioni ("multi-junction"), composta da quattro sub-celle solari, a propria volta formate da strati sovrapposti di diversi semiconduttori di gruppo III-V; queste, assorbendo diverse lunghezze d'onda dello spettro solare, sono le responsabili della accresciuta efficacia di questa tecnologia nella conversione della luce del sole in elettricità.

Il tutto si trova, inoltre, inserito in moduli fotovoltaici a concentrazione (CPV, Concentrated Photovoltaic), una tecnologia che attraverso sistemi ottici, come lenti e specchi curvi, permette di concentrare grandi quantità di luce solare su piccole superfici fotovoltaiche e, in questo modo, di risparmiare denaro. Minore superficie di fotovoltaico, insomma, e maggiore risparmio.

(CPV in dettaglio)

A questo e all'ottimizzazione dei materiali utilizzati nel CPV, si aggiunge l'introduzione di una nuova procedura, chiamata "wafer bronding", grazie a cui, connettendo due cristalli semiconduttori, si ottiene la combinazione ideale per creare celle solari estremamente efficienti.

Il passo avanti è notevole, visto che questa sofisticata tecnologia, due volte più efficiente rispetto alle centrali fotovoltaiche tradizionali, ha costi più alti rispetto al tradizionale fotovoltaico, per via dei materiali utilizzati, ad alta efficienza (lenti, specchi, sistemi di raffreddamento) ma non esattamente economici. Per una diffusione sempre più ampia della tecnologia fotovoltaica, infatti, il rapporto costo - efficienza gioca un ruolo significativo.

Gli studi del Fraunhofer Institute, in collaborazione con la Soitec (azienda leader nel settore dei materiali semiconduttori), l'istituto CEA (organismo di ricerca sulle energie nucleari e rinnovabili) e l'Helmholtz Zentrum Berlin (altro centro di ricerca che si occupa, fra le altre cose, di energia solare), ci riguardano direttamente, non solo perché aprono la strada a un fotovoltaico sempre più efficiente e dai costi sempre più contenuti, ma anche perché la Soitec ha installazioni CPV in ben 18 paesi tra i più assolati al mondo e, accanto a Francia, Sud Africa e California, compare anche l'Italia.

Nel frattempo, proprio la Soitec ha lanciato la produzione su scala industriale di un nuovo modulo fotovoltaico a concentrazione (CPV) dall'efficienza record; grazie all'impiego di un rivestimento anti-riflettente, è, infatti, in grado di convertire il 31.8 % dell'energia solare in energia elettrica. Il pannello, il più efficiente tra tutti i prodotti commerciali, ha il marchio CE e rispetta gli standard della California Solar Initiative, il che significa che permette di beneficiare, a chiunque lo acquisti, degli incentivi statali. 

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