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Solare, raggiunto il 47.1 % di efficienza sotto la luce concentrata

Oggi il mondo è alle prese con qualcosa di più della semplice crisi climatica. Eppure anche ora, di fronte a una pandemia globale, gli scienziati stanno marciando con soluzioni rinnovabili. Proprio questo mese, non meno di tre record sono stati infranti nell’efficienza dei pannelli solari:

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Il primo e il secondo sono stati raggiunti da scienziati negli Stati Uniti presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL). La loro unica cella solare a “sei giunzioni” ha una conversione energetica senza precedenti, trasformando la luce intensificata in elettricità con un’efficienza del 47,1 percento, la più efficiente al mondo in condizioni di luce concentrata. Questo record ha battuto l’uno per cento del precedente contendente stabilito solo un paio di anni fa. Questo dispositivo dimostra davvero lo straordinario potenziale delle celle solari multigiunzione“, afferma John Geisz, che lavora presso NREL.

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Il risultato è stato aiutato concentrando la luce solare fino a quando non è stata frizzante 143 volte più intensa. Ma anche sotto l’illuminazione di un singolo Sole, la cella solare è migliore di qualsiasi altra.  In effetti, questo è il secondo disco rotto. Il team ha testato un’altra versione della cella a sei giunzioni senza concentrare la luce e ha raggiunto un’efficienza senza precedenti del 39,2%. In sostanza, ciò significa che ancora più energia del Sole può ora essere convertita in elettricità. Ciascuna delle sei giunzioni della cella è specializzata per catturare una particolare gamma di luce da qualche parte sullo spettro solare. Combinato, il dispositivo contiene 140 strati di materiale che assorbe la luce, eppure è tre volte più sottile di un capello.

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“Un modo per ridurre i costi è quello di ridurre l’area richiesta“, spiega Ryan France, scienziato dei materiali presso NREL, “e puoi farlo utilizzando uno specchio per catturare la luce e focalizzare la luce su un punto. Affinando la luce in questo modo, non solo si spende un centesimo o addirittura un millesimo del costo del materiale, ma la cella stessa diventa anche più efficiente. Sebbene sia impossibile raggiungere il 100 percento di efficienza a causa delle leggi della termodinamica, arrivare a metà strada sarebbe piuttosto un successo, e la Francia afferma che “in realtà è molto realizzabile”.

Mentre ci avviciniamo sempre più a questo obiettivo, record come questo vengono costantemente infranti su tutti i tipi di celle solari. Il terzo record infranto questo mese, ad esempio, è stato raggiunto da qualcosa chiamato cellula tandem. Questo è un dispositivo, spesso solo pochi micrometri, che combina due diversi semiconduttori, uno per le parti visibili dello spettro luminoso e l’altro per la luce infrarossa. Gli ingegneri del centro di ricerca tedesco Helmholtz-Zentrum di Berlino hanno creato un nuovo tipo di cella tandem in silicio e perovskite impilati con un’efficienza certificata del 24,16 percento. “Questa combinazione è anche estremamente leggera e stabile contro l’irradiazione e potrebbe essere adatta per applicazioni nella tecnologia satellitare nello spazio“, afferma Steve Albrecht all’Helmholtz-Zentrum di Berlino.

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Dal 1976 il NREL ha registrato l’aumento dei livelli di efficienza in tutti i tipi di celle solari e composti come quelli utilizzati nelle celle in tandem sono stati inclusi solo negli ultimi anni. Tuttavia, questo materiale che assorbe la luce è aumentato in efficienza più di qualsiasi altro materiale da allora. È solo questione di tempo prima che questa cellula tandem venga sostituita da un’altra e, almeno per una volta, è un record di energia globale che vogliamo colpire. Il primo studio è stato pubblicato su Nature Energy  e il secondo studio è stato pubblicato su Joule .

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