Celle fotovoltaiche trasparenti, novità dall'UCLA
La possibilità di realizzare celle solari trasparenti permetterà in futuro di usare le finestre per generare energia elettrica da erogare alle abitazioni
di Andrea Bai pubblicata il 24 Luglio 2012, alle 08:21 nel canale Scienza e tecnologia
29 Commenti
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mah io non vorrei che le speranze della gente confondessero la forte differenza esistente fra una cellula fotovoltaica ed un modulo.
I moduli fotovoltaici sono unioni di più cellule fotovoltaiche, mentre i moduli stanno fra di loro in serie.
Ora, l'immagine mostra una cellula fotovoltaica grande quanto una mano...quindi più cellule fotovoltaiche per finestra o per singolo vetro costituente di una vetrata e le giunzioni di alimentazione che collegano la cellula al modulo od alla rete sono visibili.
Ok, pensiamo pure di rendere invisibili anche questi collegamenti metallici... a questo punto si scopre che una qualsiasi ombra che coinvolge un modulo fotolvoltaico abbassa la potenza prodotta su questo, e dato che più moduli su una stringa sono in serie, la produzione della serie è costretta ad essere di caratteristiche elettriche pari al modulo di potenza inferiore perchè ombreggiato. E' il tipico problema che avviene negli impianti con gli alberi che in 20 anni crescono e oscurano qualche modulo o con l'effetto comignolo di un camino.
Tuttavia se spostiamo questo ad una parete che riceve magari l'ombreggiamento di edifici vicini le cose si complicano, anche perchè non esiste a tutt'oggi una legge che impedisce al vicino di costruire un rilevato che provoca l'ombreggiamento nel vicino impianto FW.
Direi quindi che nella maggior parte delle costruzioni, costituite da superfici chiuse e non aperte come vetri, la soluzione tubolare stile solyndra per l'azimut zero potrebbe già essere migliore (appoggi non inclinati ad inclinazione zero), meglio ancora se affiancata ad un'adeguata superficie di riflessione inferiore oppure la soluzione a film sottile su supporto in gomma, tutt'oggi molto vantaggiosa per prezzi di installazione su capannoni, ma decisamente pessima per efficienza (5% d'altra parte è costituita da silicio amorfo).
Inoltre il grosso problema è far entrare nella testa dura di certi architetti che oggi si costruiscono moduli fotovoltaici con un altro materale per i conduttori P-n, e non si usa più l'arseniuro. Per cui fra 20 anni non è niente vero che sarà costotissimo smaltire i moduli fotovoltaici (arsenico sostanza tossica che non dovrebbe essere rilasciata nell'ambiente), come invece blaterano spesso ai committenti. Tra l'altro se a 20 anni l'efficienza dei moduli resta all'80% dell'originale non ha nemmeno senso smaltire l'impianto
Al contrario le celle a produzione maggiore, le Ga-As hanno questo problema, e per questo sono bandite dalle sovvenzioni.
Ma non c'è bisogno di nessuna fonte per capire che quelle percentuali non stanno in piedi.
Se esistono si riferiscono sicuramente a qualcosa d'altro e non al rendimento totale dell'impianto.
Altrimenti davvero avremmo risolto tutti i nostri problemi da qui all'eternità.
si parla di IR vicino, ossia con lunghezza d'onda sopra il visibile (700microm) e comunque sotto le microonde (meno di 1000microm); radiazione che comunque non sono per ora sfruttate.
se consideriamo l'energia della radiazione solare da ultavioletto a IR vicino, anche il rendimento delle tradizionali celle fa' pena (il 25% e' riferito appunto alla sola energia del visibile ristretto, che non e' nemmeno il 50% di quella totale, diversamente siamo sotto il 13% per le migliori celle, mentre diventa il 17% se non consideriamo l'UV corto, schermato dalla ionosfera).
percio' se mi dicono che e' il 4% della radiazione totale, dico che e' un ottimo risultato, perche' e' equiparabile all' 8% in riferimento al dichiarato sul solo visibile (quel 25% citato sopra) e al circa 6% su UV+visibile (in confronto al 17% citato sopra); se fosse il 4% seguendo la stessa filisofia del 25%.... e' un po' scarsino.
altra cosa: da come ho capito la tecnologia (nonaltro che l'inverso della tecnologia OLED, se non fosse che non sono diodi), non e' necessaria la perpendicolarita' ai raggi; la non perfetta normale con i raggi ne diminuisce solo la superfice irradiata, ma non la capacita' di assorbire la radiazone, come nelle celle tradizionali, perche' non sono sistemi multistrato (non celle multistrato, ma la sessa cella e' un multistrato di silicio, in cui sopra c'e' una griglia metallica che fa' da elettrodo), quindi non si comportano come tubi illuminati (in cui il cono di luce deve collimare sui due strati), ma solo come superfice; quindi questi pannelli sono decisamente piu' efficenti dei tradizionali per quanto riguarda il posizionamento statico, ma anche nell'irradiazione, in quanto gli IR vicini arrivano a terra anche attraverso uno strato di nuvole.
sempre se quel rendimento non consideri anche queste altre variabili; diversamente avrebbero un rendimento reale realmente basso.
c'e' da trovare un po' di notizie piu' precise....
Se esistono si riferiscono sicuramente a qualcosa d'altro e non al rendimento totale dell'impianto.
Altrimenti davvero avremmo risolto tutti i nostri problemi da qui all'eternità.
Concordo!
Senza entrare nel dettaglio fornisco alcuni dati interessanti
(direttamente dal corso di energie rinnovabili tenuto al Politecnico di Milano)
Per le celle al Silicio:
- il 30,2% dell'energia si perde per l'incapacità si sottratte al fotone più di 1,12 eV;
- il 20,2% dell'energia si perde poichè i fotoni non hanno sufficiente energia per originare l'effetto fotovoltaico;
Perciò il rendimento teorico (teorico di solito è lontano dalla realtà...) è del 49,6%.
A queste perdite si aggiungono:
- perdite ohmiche;
- perdite per ricombinazione
- ecc..
Le celle monocristalline arrivano quindi a efficienze massime del 18% (o poco più al massimo).
Le celle a film sottile hanno rendimenti inferiori generalemente.
Ovviamente le celle citate non sfruttano la radiazione IR, ma cmq non credo sia semplice avere un rendimento maggiore (di molto).
Spero piuttosto che si arrivi presto a produrre pannelli NON trasparenti ma con elevato rendimento e possibilmente basso costo!
E' ancora una tecnologia acerba. Ma le applicazioni sono infinite.
Finestre delle case, vetri delle auto, schermi di portatili/tablet/smartphone...
Addirittura gli occhiali da sole, che se gia' sono un po' opachi rende piu' facile la realizzazione (IMHO)...
Bisogna dare tempo al tempo
Perchè SE gli spettri non sono sovrapponibili, ALLORA è possibile fare un pannello multistrato.
Lo spettro solare è questo e se ne possono sfruttare varie regioni a seconda della tipologia del semiconduttore.
Link ad immagine (click per visualizzarla)
In realtà già oggi si studiano celle che sfruttano contemporaneamente diverse parti dello spettro (integrate già come unica struttura) per migliorare il rendimento: sono le cosiddette celle a multigiunzione, solo che non è detto sia un bene avere un rendimento altissimo se poi il modulo viene a costare un'enormità a parità di Watt prodotti, rispetto ad altre tecnologie perché lo devi anche ammortizzare sulla sua vita e magari venderlo ai comuni mortali, occhio!
Spero piuttosto che si arrivi presto a produrre pannelli NON trasparenti ma con elevato rendimento e possibilmente basso costo!
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le radiazioni IR sono fortemente influenzate dall'umidità dell'aria. Certo con una fonte immensa come il sole arrivano comunque radiazioni IR anche con le nuvole, ma in diversa quantità. Basta anche solo fare riferimento alla taratura di una telecamera ad infrarossi.
Indipendenza della potenza dall'inclinazione?! se non vedo non credo
^_^''
@baboo85
>vetri delle auto
già meglio, una ricarica durante la corsa delle auto elettriche permetterebbe di ridurre le ore di ricarica degli attuali veicoli elettrici.
@Chelidon
Si la Ga-As non è effettivamente il massimo. Il massimo per ora è stato raggiunto con un triplostrato di cui ho dimenticato gli elementi. Dovrei riprendere in mano l'articolo scientifico.
Diciamo che ho citato la Ga-As per l'alta efficienza e la presenza dell'Arsenico, i cui composti sono tutti tossici. I problemi si possono avere anche con un incendio che fonderebbe i moduli e libererebbe o l'arsenico od il cadmio.
Ma una cosa è considerare lo smaltimento di questi moduli o dei moduli CIS, CIGS, CdTe o CDS, un'altra considerare i classici moduli in silicio e alluminio o fosforo (quadrivalenti boro alluminio, pentavalenti fosforo o arsenico).
Sul rischio ambientale per As ci credo visto la sua volatilità anche se l'incapsulamento dovrebbe limitare un po', invece per Cd se non erro dovrebbero esserci studi appunto per simulazioni di condizioni d'incendio, che affermano che non dovrebbe esserci rischio e si formi facilmente l'ossido che dovrebbe essere anche più stabile. Anche se devo ammettere la mia ignoranza sulle normative richieste.
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