I pannelli solari offrono un enorme potenziale per allontanare le persone dall’elettricità generata dal carbone. Una innovazione ideata dagli scienziati aumenta di più del doppio la quantità di luce catturata dai pannelli solari convenzionali.
In un nuovo studio, un team di scienziati di Regno Unito, Portogallo e Brasile ha scoperto che l’incisione di un modello superficiale di linee reticolari in un disegno a scacchiera sui pannelli fotovoltaici può aumentare la corrente generata dal silicio cristallino (c-Si) fino al 125%.
Le nostre indagini dimostrano che la nostra idea rivaleggia in realtà con il miglioramento dell’assorbimento di progetti più sofisticati, mentre assorbe anche più luce in profondità nel piano e meno luce vicino alla struttura superficiale stessa.
Christian Schuster, Università di York.
È un enorme passo avanti: fino ad oggi tentativi simili con semplici trame a griglia avevano prodotto solo guadagni marginali nell’assorbimento della luce solare.
I dettagli della trama
Anche modifiche molto semplici alla tecnologia dei pannelli fotovoltaici esistenti possono aumentare in modo significativo la nostra capacità di raccogliere energia dal Sole.
Qual è il segreto della trama incisa sui pannelli fotovoltaici?
I ricercatori non hanno preso in esame nuovi progetti strutturali basati su trame naturali o algoritmi computazionali. Si sono invece concentrati su quali modelli fossero ottimizzati per due sole cose: diffusione e diffrazione della luce solare.
Il loro obiettivo era fare in modo che una cella solare assorbisse più energia intrappolando più luce solare, riflettendone meno possibile.
Una struttura “quasi” casuale
La modellazione sperimentata suggerisce che linee di un reticolo disposte in una semplice struttura periodica, quasi casuale, ottimizzano in modo incredibile le prestazioni.
In un test, il team ha simulato le prestazioni di un motivo a scacchiera, costituito da una lastra di silicio cristallino di appena 1 micrometro di spessore (molte volte più sottile di un filo di seta di ragnatela) e lo ha confrontato con altri tipi di design di pannelli fotovoltaici. Tra le opzioni, una cella planare semplice, linee di reticolo verticali, linee incrociate e altre.
La trama più avvincente
I risultati hanno suggerito che la scacchiera con rotazioni casuali delle sue unità ripetitive genera più corrente di qualsiasi altra trama e genera circa il 125% in più rispetto a un pannello fotovoltaico convenzionale senza un disegno a griglia.
Per la sua semplicità intrinseca, il design a scacchiera potrebbe essere più facile da produrre su scala industriale e anche più robusto di altri modelli più complessi di celle solari.
Questo design offre il potenziale per integrare ulteriormente i pannelli fotovoltaici in materiali più sottili e flessibili. Si potranno creare maggiori opportunità di utilizzare l’energia solare in più prodotti.
Non è uno scherzo: il rapporto costo-efficacia delle risorse utilizzate per la fabbricazione delle celle solari potrebbe diventare 10 volte superiore.
In linea di principio, avremmo 10 volte più energia solare con la stessa quantità di materiale assorbente. Pannelli fotovoltaici dieci volte più sottili potrebbero consentire una rapida espansione del fotovoltaico. Potrebbero soprattutto aumentare la produzione di elettricità solare e ridurre notevolmente la nostra impronta di carbonio.
