Una nuova cella fotovoltaica dall'esercito USA

Una nuova cella fotovoltaica dall'esercito USA

I ricercatori dell'US Army sviluppano una nuova tecnologia che permette la realizzazione di celle fotovoltaiche di dimensioni e costi inferiori e dalla miglior efficienza rispetto alle soluzioni attuali

di Andrea Bai pubblicata il , alle 12:41 nel canale Scienza e tecnologia
 

I ricercatori dell' esercito USA hanno sviluppato una piccola cella fotovoltaica dalle dimensioni e costi sensibilmente inferiori rispetto alle attuali celle solari. La nuova tecnologia è stata brevettata. Michael Scalora, fisico della US Army Aviation and Missile Research presso Redstone Arsenal, in Alabama, ha descritto la nuova cella come una svolta che spera possa gettare le basi per ulteriori progressi tecnologici.

"Celle solari flessibili, efficienti, compatte e a basso costo sono destinate ad avere un impatto su tutte le applicazioni del Dipartimento della Difesa, dal momento che pannelli solari leggeri possono alimentare qualsiasi tipo di macchinario, in particolare in zone remote e di difficile accesso. La chiave dello sviluppo di celle solari compatte ed efficienti sono i passi avanti compiuti nel mondo delle nanotecnologie, delle tecniche di nanofabbricazione e della produzione di pellicole sottili" ha osservato Scalora.

Una cella fotovoltaica è costituita da un diodo semiconduttore capace di convertire l'energia della radiazione luminosa in corrente elettrica. La luce solare viene assorbita da un apposito materiale e quindi convertita in portatori di carica che generano una corrente elettrica. "Il processo che ci ha portato al brevetto è stato avviato nell'ultima parte degli anni '90, quando abbiamo iniziato uno studio dettagliato delle proprietà ottiche dei metalli nobili come rame, argento e oro. La nostra invenzione prevede l'inserimento di strati di metalli come argento e oro tra i vari strati di semiconduttori, per uno spessore complessivo di poche centinaia di nanometri" ha spiegato Scalora. A titolo di riferimento segnaliamo che un foglio di carta ha uno spessore di circa 100 mila nanometri.

La prossima generazione di celle solari ha iniziato ad affrontare i problemi di costi, materiali e flessibilità, oltre alla riduzione dello spessore. La nuova impostazione a strati sovrapposti ha permesso di ridurre sensibilmente le dimensioni della cella fotovoltaica, circa 100 volte inferiore rispetto alle precedenti dimensioni di 100 o 200 micron. La cella è stata progettata per superare gli attuali problemi dei pannelli solari, come l'usura, il danneggiamento e lo stress introdotto nella struttura per via del riscaldamento. Il danneggiamento e il riscaldamento in un pannello solare sono causati all'assorbimento della radizione ultravioletta ed infrarossa dal sole. Queste due tipologie di radiazione possono essere sia riflesse, per evitare di danneggiare la struttura, sia assorbite nel caso si faccia uso di materiali di appropriata banda proibita per generare corrente tramite l'effetto fotoelettrico.

Come risultato dell'intrinseca geometria della cella, il tasso di assorbimento della luce solare non è condizionato dall'angolo tra il sole e lo stack multistrato della cella. In questo modo non sono necessari sistemi di tracciamento del movimento apparente del sole per migliorare l'efficienza di questa nuova cella. La ridotta trasparenza permette inoltre agli strati di assorbire quasi completamente la luce solare.

Un problema chiave che si presenta nella realizzazione di celle solari è la non corrispondenza tra l'ampia banda della radiazione luminosa e la stretta banda dell'energia della banda proibita del semiconduttore. I ricercatori hanno però usato un differente approccio nello sviluppo di questa nuova cella, considerando la banda proibita fotonica, che ha permesso di ottenere una maggiore efficienza operativa di quanto possibile con le soluzioni attualmente disponibili. La pila multistrato è stata infine modificata usando parametri geometrici e proprietà ottiche dei metalli nobili per consentire un diretto controllo sugli spettri di assorbimento dell'energia, di riflessione e di trasmissione.

Si tratta comunque di una tecnologia negli stadi iniziali del suo sviluppo, e anche dagli annunci dei ricercatori non traspaiono ulteriori dati indicativi dell'efficienza della nuova cella solare. Le prime applicazioni pratiche ricadranno ovviamente in campo militare, ma non è da esludere una successiva commercializzazione in ambito civile di questa tecnologia, magari nella produzione di pannelli fotovoltaici per uso abitativo.

10 Commenti
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Italia 107 Luglio 2015, 13:21 #1
Dov'è la notizia ? Efficenza ?
WarDuck07 Luglio 2015, 14:01 #2
Originariamente inviato da: Italia 1
Dov'è la notizia ? Efficenza ?




Come risultato dell'intrinseca geometria della cella, il tasso di assorbimento della luce solare non è condizionato dall'angolo tra il sole e lo stack multistrato della cella. In questo modo non sono necessari sistemi di tracciamento del movimento apparente del sole per migliorare l'efficienza di questa nuova cella. La ridotta trasparenza permette inoltre agli strati di assorbire quasi completamente la luce solare.


Si tratta comunque di una tecnologia negli stadi iniziali del suo sviluppo, e anche dagli annunci dei ricercatori non traspaiono ulteriori dati indicativi dell'efficienza della nuova cella solare.
+Benito+07 Luglio 2015, 15:01 #3
le celle fotovoltaiche non sono diodi.....e se vuoi massimizzare la resa devi comunque inseguire il sole non perchè c'è un calo di resa in funzione dell'incidenza, ma perchè ovviamente la potenza irraggiata dal sole è in funzione dell'incidenza ed è massima per superfici normali ai raggi...mi sembra che il vantaggio di queste sia che sono impilabili perchè sono sottilissime e quindi in complesso hanno un'efficienza a metro quadro di apertura maggiore, ma con efficienza netta minore.
Italia 107 Luglio 2015, 21:30 #4
Eh mi scuso, mi pareva un'insieme di paroloni senza significato
fankilo07 Luglio 2015, 22:01 #5
Onestamente a me articoli scritti cosi fanno solo incaxxare.

cito:
...."La nostra invenzione prevede l'inserimento di strati di metalli come argento e oro tra i vari strati di semiconduttori, per uno spessore complessivo di poche centinaia di nanometri"

Dicesi poche centinaia di nm....200 o 300 x 10-9

cito:
"La prossima generazione di celle solari ha iniziato ad affrontare i problemi di costi, materiali e flessibilità, oltre alla riduzione dello spessore. La nuova impostazione a strati sovrapposti ha permesso di ridurre sensibilmente le dimensioni della cella fotovoltaica, circa 100 volte inferiore rispetto alle precedenti dimensioni di 100 o 200 micron"

se e' di 100 volte inferiore, la nuova cella sara' di 2 o 3 x 10-9
non 100 o 200 um ovvero x10-6 !!!
Inoltre se la nuova generazione ha affrontato problemi di costi e materiali ci potreste dire di quanto sono scesi e che materiali hanno impiegato?
No perche' usare argento e oro per far rendere una cella....bhe a sto punto prima di arrivare ai Nobili hai voglia a trovare materiali utili.

E comunque in tutto cio uno straccio di rendimento non lo avete minimamente menzionato.


CITO ancora:
"Un problema chiave nella realizzazione di celle solari è la non corrispondenza tra l'ampia banda della radiazione luminosa e la stretta banda dell'energia della banda proibita del semiconduttore. I ricercatori hanno però usato un differente approccio, considerando la banda proibita fotonica, che ha permesso di ottenere una maggiore efficienza


Ora non ricordo a memoria gli appunti di Optoelettronica ma la differenza tra:
banda proibita del semiconduttore e banda proibita fotonica...
a me sembrano la stessa cosa.

Poi aridagli con 'sta efficienza...ma di quanto stiamo parlando si puo' sapere???


E infine....
"non è da esludere una successiva commercializzazione in ambito civile di questa tecnologia, magari nella produzione di pannelli fotovoltaici per uso abitativo. "


State scherzando vero!! pannelli solari con strati di oro e argento per usi abitativi!
ArteTetra08 Luglio 2015, 02:13 #6
Effetti ottici dei metalli? Plasmonica...


@ fankilo

Effettivamente c'è un errore nel testo di HWUpgrade, ma anche i tuoi calcoli non sono esatti.

"circa [S]100[/S] 1000 volte inferiore rispetto alle precedenti dimensioni di 100 o 200 micron"

quindi 0.1 micron, quindi 0.1 x 10^-6

"strati di metalli come argento e oro tra i vari strati di semiconduttori, per uno spessore complessivo di poche centinaia di nanometri"

100 nanometri, quindi 100 x 10^-9 ovvero 0.1 x 10^-6

E non vedo il problema per l'uso abitativo... ti fa così schifo l'oro? È pochissimo (non avrai dei lingotti sul tetto), ne hai anche nel telefonino e negli altri apparecchi elettronici.
zappy08 Luglio 2015, 10:06 #7
Originariamente inviato da: fankilo
...State scherzando vero!! pannelli solari con strati di oro e argento per usi abitativi!

dipende dai quantitativi. lo sai che nei cellulari c'è oro? e nei processori?
anzi, c'è più oro in un kg di "rifiuti" elettronici che in un kg di minerale aurifero scavato in miniera.
fankilo12 Luglio 2015, 19:40 #8
Originariamente inviato da: ArteTetra
Effetti ottici dei metalli? Plasmonica...


@ fankilo

Effettivamente c'è un errore nel testo di HWUpgrade, ma anche i tuoi calcoli non sono esatti.

"circa [S]100[/S] 1000 volte inferiore rispetto alle precedenti dimensioni di 100 o 200 micron"

quindi 0.1 micron, quindi 0.1 x 10^-6

"strati di metalli come argento e oro tra i vari strati di semiconduttori, per uno spessore complessivo di poche centinaia di nanometri"

100 nanometri, quindi 100 x 10^-9 ovvero 0.1 x 10^-6

E non vedo il problema per l'uso abitativo... ti fa così schifo l'oro? È pochissimo (non avrai dei lingotti sul tetto), ne hai anche nel telefonino e negli altri apparecchi elettronici.


Come non sono esatti? i miei calcoli sono basati su quello che c'e' scritto nel testo, se poi il testo e' fallato, allora e' un altra storia.

Per l'uso abiativo so benissimo che gia' l'elettronca di consumo contiene piccole percentuali di oro, ma i pannelli solari attuali soffrono del problema di costi per unita' di KW prodotta. Immagina se si usassero metalli nobili. Si ok maggior rendimento ma anche maggior costo del pannello, quindi siamo da capo.
In ogni caso senza numeri quantitativi impossibile giudicare.
Per questo ritengo articoli scritti cosi male soltanto spazzatura.
Tanto vale non scriverli. Chi legge risparmiera' tempo per far altro.
giorgino8718 Agosto 2015, 15:54 #9
Originariamente inviato da: fankilo
Come non sono esatti? i miei calcoli sono basati su quello che c'e' scritto nel testo, se poi il testo e' fallato, allora e' un altra storia.

Per l'uso abiativo so benissimo che gia' l'elettronca di consumo contiene piccole percentuali di oro, ma i pannelli solari attuali soffrono del problema di costi per unita' di KW prodotta. Immagina se si usassero metalli nobili. Si ok maggior rendimento ma anche maggior costo del pannello, quindi siamo da capo.
In ogni caso senza numeri quantitativi impossibile giudicare.
Per questo ritengo articoli scritti cosi male soltanto spazzatura.
Tanto vale non scriverli. Chi legge risparmiera' tempo per far altro.


sono solo epr far notizia. Non gli interessa riportare i dettagli che interessano ai pochi che ci capiscono qualcosa
zappy18 Agosto 2015, 16:45 #10
Originariamente inviato da: giorgino87
sono solo epr far notizia. Non gli interessa riportare i dettagli che interessano ai pochi che ci capiscono qualcosa

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