Celle solari termofotovoltaiche: record di efficienza

Celle solari termofotovoltaiche: record di efficienza

Un nuovo emettitore resistente alle alte temperature potrebbe migliorare notevolmente l'efficienza delle celle termo-fotovoltaiche.

A migliorare l’efficienza delle celle solari potrebbe presto concorrere il nuovo emettitore termico resistente al calore appena messo a punto dai ricercatori di tre diverse università americane: la Stanford University, la University of Illinois-Urbana Champaign e la North Carolina State University.

Il prototipo realizzato dagli scienziati è in grado di convertire il calore del Sole in luce infrarossa, che può che essere assorbita dalle celle solari per produrre elettricità.

Si tratta di una tecnologia già esistente, nota come termofotovoltaico, ma a differenza degli emettitori precedenti, che cadevano a pezzi a temperature inferiori a 1.200 gradi Celsius, il nuovo dispositivo rimane stabile fino a 1.400 gradi. Ha dichiarato Shanhui Fan, uno degli autori della ricerca:

Si tratta di una performance record in termini di stabilità termica e di un importante passo avanti nel campo della termo-fotovoltaica.

Normalmente, una cella solare è dotata di un semiconduttore di silicio che assorbe la luce solare diretta e la trasforma in energia elettrica. Con questo sistema, però, la maggior parte della luce visibile viene “dissipata sotto forma di calore”, dal momento che il silicio risponde solo a determinate lunghezze d’onda.

I dispositivi termo-fotovoltaici sono progettati per superare questa limitazione. Invece di inviare direttamente la luce alla cella solare sono provvisti di un componente intermedio formato da un assorbitore, che si riscalda per effetto dei raggi solari, e di un emettitore, che converte il calore così generato in luce infrarossa. Sono poi queste onde ad essere indirizzate verso la cella solare. Ha aggiunto Fan:

Essenzialmente, adattiamo la luce a lunghezze d’onda più corte, che sono l’ideale per una cella solare. Questo innalza l’efficienza teorica della cella al 80%, un dato abbastanza notevole.

Dalla teoria alla pratica, tuttavia, le cose cambiano significativamente, soprattutto a causa della instabilità termica dei componenti intermedi finora esistenti. Questo prima che i ricercatori USA rivestissero i “vecchi” emettitori in tungsteno con un nanostrato di un materiale ceramico chiamato biossido di afnio. Una modifica che potrebbe aprire nuovi orizzonti alla tecnologia termo-fotovoltaica.

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