Le nuove generazioni di pannelli solari superano la fantasia

La tecnologia dei pannelli fotovoltaici è cresciuta molto negli ultimi anni, portando notevoli innovazioni sia dal punto di vista della semplicità, dei costi di produzione, dell’efficienza e della praticità.

I pannelli di prossima produzione hanno innovazioni di ogni genere:

• fotovoltaico galleggiante
• termofotovoltaico
• fotovoltaico spalmabile
• pannello autopulente
• pannelli arrotolabili
• pannelli a sole e pioggia
• celle in perovskite

Esplorando più nel dettaglio la prima di queste tre fonti notiamo la nascita, soprattutto nel 2015, di diverse alternative di tecnologia solare per sfruttare l’irraggiamento solare nate in università di tutto il mondo.

Fotovoltaico Galleggiante

In questo caso l’innovazione è più nell’installazione dei pannelli che nella tecnologia adottata, ma si può risolvere in questo semplice modo uno dei problemi più contestati dei pannelli fotovoltaici: la necessità di grandi superfici per la raccolta di quantità sufficienti di energia da giustificare grandi investimenti.

Ebbene questa novità permette di sfruttare l’inutilizzato e vastissimo spazio oceanico per produrre energia rinnovabile.

Termofotovoltaico, per produrre energia giorno e notte

E’ un duplice gruppo di fisici dell’ Università Nazionale Australiana e dell’Università Berkley della California a creare in laboratorio questo particolare metamateriale in grado di recuperare il calore di scarto per trasformarlo in energia elettrica. Questo rende le loro celle il doppio più efficienti delle convenzionali.

Infatti possono raccogliere il calore diurno del sole, e quello di altre fonti esterne di notte, in modo da aumentare non solo l’efficienza ma anche la durata della raccolta energetica.

A questo metamateriale nanostrutturato composto di 20 fogli alternati di nanoparticelle d’oro e fluoro di magnesio, sono stati praticati una serie di microfori, in grado di incanalare la radiazione di calore in direzioni specifiche invece che in tutte le direzioni, permettendone una raccolta migliore.

Fotovoltaico spalmabile

Queste celle fotovoltaiche sono talmente sottili da poter essere spalmate su qualsiasi superficie. Questa tecnologia solare infatti si basa su nanocristalli sviluppati dall’impresa norvegese EnSol.

Data la trasparenza della pellicola si potranno applicare su qualsiasi vetrata, sulle ali degli aerei, e chi lo sa magari anche sui vestiti smart del futuro.

Questa nuova tecnologia di “pannelli” promette di ampliare esponenzialmente le applicazioni e le occasioni di raccolta di energia solare, attualmente limitate dalle possibilità offerte dai grandi, spessi e rigidi pannelli in circolazione.

Pannello Autopulente

A chi pensa ad uno spazzolone che periodicamente pulisce la superficie del pannello diamo una sconcertante notizia: il costo energetico di questa azione non è trascurabile.

Per questo l’equipe di ricerca dell’Università di Boston, in collaborazione con la NASA che li vuole portare su Marte, pianeta secco e polveroso, ha sviluppato un materiale trasparente ed elettricamente sensibile sulla superficie del pannello stesso, che quando sarà troppo impolverato invierà una leggera carica elettrica in grado di catapultare il 90% della sporcizia fuori dal pannello in meno di due minuti.

Questa leggera carica è ovviamente il risultato dell’accumulo elettrico del pannello stesso, ed è di molto inferiore alla perdita di resa dovuta alla sporcizia. Un altro problema, questa volta di manutenzione, risolto in modo intelligente.

I pannelli arrotolabili

Se fino a oggi pensiamo ai pannelli solari come piattaforme spesse, pesanti e rigide da montare sul tetto di casa, presto questa immagine sarà sparita dalle menti dei consumatori.

E’ infatti arrivato dalla Global Solar Energy la prima tecnologia solare sottile e srotolabile, montabile senza intaccare il luogo di deposito.

Questo pannello ha inoltre una maggiore efficienza anche quando non è sotto radiazione diretta, ma il vantaggio principale rimane il minor spazio occupato nel trasporto e la maggiore semplicità di installazione.

I materiali utilizzati per questo particolare tipo di “rotolo fotovoltaico” sono Rame, Indio, Gallio e Selenio.

Pannelli a sole e pioggia

Dopo i pannelli che riciclano il calore di giorno e di notte, arrivano quelli che recuperano energia sia nel buono che nel cattivo tempo.

Dalla Ocean University of China e dalla Yunnan Normal University nasce la cella solare con un sottilissimo strato di atomi di grafene che permette una maggiore conducibilità degli elettroni, e quando viene bagnato lega una coppia di ioni positivi con una coppia di suoi elettroni negativi, in una “reazione acido-base d Lewis”, permessa dai sali presenti nella pioggia.

Questa reazione crea una sorta di microcondensatore la cui differenza di potenziale genera una carica elettrica subito raccolta dal pannello.

Fotovoltaico in Perovskite

Come ultima innovazione citiamo quella che più probabilmente diventerà il nuovo standard fotovoltaico nei prossimi 3-5 anni.

Dal Politecnico di Hong Kong nasce un fotovoltaico in grado di assorbire più lunghezze d’onda dell’energia solare rispetto al solo silicio.

Infatti lo strato superficiale in perovskite è composto da metilammonio-triioduro di piombo, abbastanza sottile da assorbire fotoni di breve lunghezza d’onda e lasciar passare le lunghezze d’onda più elevate catturate dallo strato sottostante in silicio.

L’efficienza raggiunta è del 25,5%, 15% più efficente rispetto ai fotovoltaici in solo silicio attuali con un efficienza massima nel caso dei monocristallini del 21%, ma non è tutto.

Infatti questi nuovi pannelli solari paiono essere anche più economici in fase di produzione, permettendo una riduzione del costo dell’energia prodotta da 0,50 €/W a 0,31€/W, quasi il 40% in meno.