La tecnologia dei moduli fotovoltaici a concentrazione (CPV) ha di gran lunga raggiunto la massima efficienza per la conversione della luce solare in elettricità. La base per questo ultimo risultato risiede nelle speciali celle solari multigiunzione e nella perfetta interazionetra la cella e l’ottica del modulo. Nel progetto CPV Match, finanziato dall’Unione Europea, un consorzio di istituti di ricerca e aziende ha dimostrato come ottimizzare entrambi questi aspetti e quindi sfruttare al meglio il potenziale di questa tecnologia. L’efficienza del modulo raggiunta del 41,4% è il valore più alto mai misurato per un modulo fotovoltaico.
I sistemi fotovoltaici ad alta concentrazione (HCPV) offrono elettricità rinnovabile con la massima efficienza di conversione e quindi un uso relativamente basso delle risorse, specialmente nelle regioni con elevata irradiazione normale diretta. In questa tecnologia sono utilizzate celle solari multigiunzione basate su semiconduttori composti della classe III-V. In queste celle solari, diverse sottocelle sottili sono impilate l’una sull’altra per convertire l’irraggiamento solare in modo più efficiente. Le lenti ottiche concentrano la luce solare in entrata sulle celle solari di dimensioni ridotte. I moduli sono montati su un sistema di tracciamento a due assi che segue il percorso del sole durante il giorno in modo da garantire sempre la massima insolazione delle celle.
L’implementazione industriale della massima efficienza per i moduli fotovoltaici concentratori e quindi la riduzione del divario tra i risultati della ricerca e la produzione industriale sono stati al centro del progetto CPV Match guidato da Fraunhofer ISE con un consorzio di istituti di ricerca e partner industriali di Germania, Italia, Spagna e Francia che hanno lavorato a queste nuove soluzioni negli ultimi 3,5 anni.
«In CPV Match, abbiamo affrontato tutte le fasi di produzione dei moduli concentratori a partire dai materiali, attraverso i sistemi di fabbricazione e produzione delle celle e fino alle sfide affrontate nella produzione dei moduli», afferma Gerald Siefer, capo progetto e responsabile del gruppo di ricerca sulle celle con semiconduttori comporti di tipo III-V presso Fraunhofer ISE.
I partner del progetto dei moduli fotovoltaici a concentrazione hanno raggiunto due risultati importanti: utilizzando architetture cellulari innovative per celle solari multi-giunzioni con nuovi materiali, processi e apparecchiature di produzione, i ricercatori sono stati in grado di ottimizzare la produzione di celle solari a quattro giunzioni. Inoltre, sono stati in grado di migliorare il design dei moduli ad alta concentrazione, principalmente modificando l’ottica e facendo uso di lenti acromatiche. La combinazione di celle solari a quattro giunzioni con lenti acromatiche ha portato alla nuova efficienza record del 41,4% per un modulo da 122 cm² di superficie.
«Siamo estremamente soddisfatti di questi risultati che aprono la strada ad ulteriori aumenti di efficienza nella tecnologia dei concentratori – afferma Andreas Bett, direttore dell’Istituto Fraunhofer ISE -. Il fotovoltaico è in pieno boom in tutto il mondo e vediamo un grande potenziale per questa tecnologia dei moduli particolarmente efficiente in quanto riduce significativamente l’uso di risorse per la conversione di energia per unità di superficie e contribuisce quindi a una maggiore sostenibilità della tecnologiafotovoltaica per la produzione di energia elettrica».
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