Celle solari praticamente perfette
Al MIT, Massachusetts Institute of Technology, hanno scoperto un nuovo sistema per produrre celle solari che permettono di trasformare in elettricità gran parte dell’energia solare catturata. Questo metodo potrebbe permettere a breve di realizzare celle in grado di convertire l’energia del sole (sia luce che calore) con un’efficienza molto superiore a quella attuale.
Oggi la difficoltà principale connessa all’uso delle celle solari in commercio è proprio la bassa efficienza, motivo per cui gran parte dell’energia solare non viene utilizzata. Infatti il materiale impiegato (quasi sempre silicio) non permette la conversione in energia elettrica di tutti i fotoni catturati, ma solo di quelli da una certa lunghezza d’onda in poi. In più, le celle fotovoltaiche attualmente sul mercato perdono in efficienza con l’incremento della temperatura del materiale e questo limita l’efficienza delle cellule al 20% (con valori che sfiorano il 33% per alcune varietà realizzate in laboratorio), con ben l’80% dell’energia raccolta che di fatto non viene trasformata in elettricità.
Di fatto questo problema è già stato preso in esame dai tecnici del MIT, che hanno realizzato una nuova tecnologia, chiamata “termofotovoltaica”, in grado di convertire in elettricità sia la luce visibile di qualsiasi lunghezza d’onda che il calore. I pannelli realizzati secondo questo metodo sfruttano un fenomeno che possiamo riscontrare nella vita di tutti i giorni, chiamato “emissione termica”, secondo cui un qualsiasi materiale scaldato ad una temperatura superiore allo zero assoluto emette una radiazione, quindi dei fotoni, inoltre determinati materiali possono funzionare da “concentratori”, quindi, diffondere energia solo di una particolare lunghezza d’onda. Un secondo strato di materiale, in grado di convertire l’energia di quella lunghezza d’onda in elettricità, termina infine il lavoro.
La difficoltà principale riguardo questi sistemi risiede nel fatto che per poter lavorare efficacemente è indispensabile la presenza di “concentratori di energia”, ossia specchi in grado di convogliare la luce solare in singoli punti. Cosa difficile da realizzare in assenza di apparati mobili, senza contare poi le complicazioni che la concentrazione di energia in spazi ridotti col conseguente surriscaldamento del sistema può causare. Fino ad oggi l’efficienza in gioco era estremamente ridotta, per intenderci di molto inferiore a quella dei pannelli fotovoltaici classici. Per ovviare al problema al MIT hanno consigliato di costruire un “cristallo bidimensionale di metallo dielettrico fotonico”, che conserva un’elevata efficienza fino a temperature intorno ai 1000° C ed è in grado di assorbire la luce proveniente da un’ampia gamma di angoli di incidenza, evitando quindi di ruotare il materiale per catturare la luce solare. Questi particolari cristalli sono composti da nanocavità inserite in un materiale fotovoltaico.
Secondo gli esperti si potrà arrivare alla commercializzazione di pannelli fototermovoltaici di questa tipologia entro i prossimi cinque anni.
