Record Fraunhofer per il fotovoltaico a concentrazione: efficienza del 41,4%

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La tecnologia del fotovoltaico a concentrazione (CPV) segna un importante record per la massima efficienza di conversione della luce solare in elettricità. L'efficienza raggiunta è del 41,4%, il valore più alto mai registrato per un modulo fotovoltaico.

Il risultato è stato raggiunto nell'ambito del progetto CPVMatch, finanziato dall'UE, e sviluppato da un consorzio di istituti di ricerca, capitanato dal Fraunhofer Institute, e alcune aziende del settore.

La base per questo ultimo risultato risiede nelle speciali celle solari multigiunzione e nella perfetta interazione tra la cella e l'ottica del modulo. Nel progetto CPVMatch, finanziato dall'UE, 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.

Celle solari multigiunzione e lenti ottiche

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 vengono utilizzate celle solari multigiunzione basate su semiconduttori composti da III-V. In queste celle solari, diverse sottocelle sottili sono state impilate l'una sull'altra per convertire l'irradiamento 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.

Il progetto CPVMatch è incentrato sulla riduzione del divario tra i risultati della ricerca e la produzione industriale con l'obiettivo finale di arrivare ad una commercializzazione su larga scala.

"In CPVMatch, abbiamo affrontato tutte le fasi di produzione dei moduli a concentrazione a partire dai materiali, dai sistemi di fabbricazione e produzione delle celle e fino alle sfide affrontate nella produzione dei moduli", afferma il Dr. Gerald Siefer, capo progetto e capogruppo di III-V Caratterizzazione di celle e moduli presso Fraunhofer ISE."

Ottimizzazione della produzione e miglioramento del design

I partner del progetto 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.

"Siamo estremamente soddisfatti di questi risultati che aprono la strada a ulteriori aumenti di efficienza nella tecnologia del solare a concentrazione", afferma il dott. Andreas Bett, direttore dell'istituto di Fraunhofer ISE. "Il fotovoltaico è in pieno boom in tutto il mondo e le potenzialità del fotovoltaico a concentrazione sono enormi in un'ottica di riduzione delle risorse per la conversione di energia per unità di superficie e quindi di sostenibilià."