Eco Tech: celle fotovoltaiche glitter-sized per fornire l’energia solare in modo efficace a buon mercato 2/2

celle fotovoltaiche di Sandia

Gli scienziati del Sandia National Laboratories hanno sviluppato glitter di piccole dimensioni di celle fotovoltaiche, che potrebbero rivoluzionare il modo in cui l’ energia solare viene raccolta e utilizzata.

Murat Okandan, ricercatore alla Sandia National Laboratories ci dice che “le cellule fotovoltaiche sviluppate dal nostro gruppo di ricerca sono molto più piccole e hanno meno deformazioni meccaniche per un dato ambiente che le celle fotovoltaiche convenzionali, ma possono anche essere più affidabili se si considera il lungo termine.

Un ulteriore vantaggio è che la produzione di queste cellule fotovoltaiche, dal momento che hanno un diametro di pochi centinaia di micrometri, possono essere realizzati a partire dai wafer in commercio di qualsiasi dimensione, compresi quelli di 12 pollici di diametro (di oggi) e 18 pollici (del prossimo futuro). Inoltre, se una cellula si rivela difettosa in fase di produzione, il resto resta comunque utilizzabile. Altre caratteristiche uniche sono disponibili perché le cellule sono così piccole: “La tolleranza all’ombra delle nostre unità di ostruzioni overhead è migliore rispetto ai tradizionali pannelli fotovoltaici“, ha detto Nielson, rappresentante di silicio sottile da destinare alla produzione di celle-fotovoltaiche. “Queste hanno solamente 14-20 micrometri di spessore.”

Gupta ha tenuto a dire che un drastico cambiamento dei moduli fotovoltaici porterebbe ad un successo delle celle fotovoltaiche più piccole. Grazie a tecniche normalmente utilizzate in MEMS, l’elettronica e il Ligth Emitting Diode, il famoso LED, per le aziende il cambiamento verso le cellule più piccole dovrebbe essere più semplice.

Com’è fatta una cella fotovoltaica della Sandia

Ogni cella è formata su wafer di silicio, incise e poi rilasciato a buon mercato in forme esagonali, con contatti elettrici prefabbricati su ogni pezzo, con tecniche prese in prestito da circuiti integrati e MEMS. Nei punti di contatto elettrico prestabiliti nel substrato possono essere inserite circa 130,000 pezzi di glitter. L’inserimento avviene a basse temperature. Il costo è di circa un decimo di un centesimo per ogni pezzo con il numero di celle per modulo determinata dal livello di concentrazione ottico e la dimensione del wafer: potrebbero trovarsi in cella dalle 10,000 a 50,000 pezzi di glitter per micrometri quadrati.

Una tecnologia alternativa, ancora nella fase di banco di laboratorio, comporta auto-assemblaggio delle parti a costi ancora più bassi. Concentratori solari (a basso costo e molto efficienti) possono essere posizionati direttamente sopra ogni glitter, della dimensione delle cellule per di aumentare il numero di fotoni in arrivo da convertire in energia elettrica. Questo dovrebbe ridurre i costi associati con il cablaggio, a causa della riduzione delle perdite resistive a tensioni più elevate.
Altre possibili applicazioni per la tecnologia includono satelliti e sistemi di telerilevamento.

Chi fa parte del progetto

Il progetto combina le competenze da Sandia’s Microsystems Center; Phoovoltaic and Grid Integration Group,Energy Technologies Group, e il National Renewable Energy Lab. Coinvolti nel processo, oltre a Nielson, Okandan e Gupta, sono Jose Luis Cruz-Campa, Paul Resnick, Tammy Pluym, Peggy Clews, Carlos Sanchez, Bill Sweatt, Tony Lentine, Anton Filatov, Mike Sinclair, Mark Overberg, Jeff Nelson , Jennifer Granata, Craig Carmignani, Rick Kemp, Connie Stewart, Jonathan Wierer, George Wang, Jerry Simmons, Jason Strauch, Judith Lavin e Mark Wanlass (NREL).
Il lavoro è supportato dal DOE’s Solar Energy Technology Program e Sandia ed è stato presentato a quattro convegni tecnici di quest’anno. La capacità della luce per la produzione di elettroni, e quindi di energia elettrica, è conosciuto da più di un centinaio di anni. Sandia National Laboratories è un laboratorio multiprogram gestito da Sandia Corporation, una società autonoma Lockheed Martin, per l’US Department of Energy’s National Nuclear Security Administration. Con servizi principali in Albuquerque, NM, e Livermore, in California.

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