Per un Sole più grande

  • 11 Gennaio 2007

Durante il seminario  "Fonti Energetiche Alternative" tenutosi a Ferrara, ha presentato il proprio lavoro il prof. Martinelli, del Dipartimento di Fisica - Università di Ferrara, nel quale ha illustrato le possibilità di transizione tra piccola e grande scala nelle applicazioni fotovoltaiche

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Abbiamo cercato in questa presentazione di mostrare come il successo ottenuto con l’attuale tecnologia fotovoltaica nel caso di piccole utenze possa venire trasferito ad applicazioni energetiche su vasta scala solo apportando innovazioni tecnologiche in grado di soddisfare alcuni requisiti quali:

  1. disporre di materiale “fotovoltaico ” in quantitativi comunque elevati.
  2. almeno raddoppiare l’efficienza di conversione dei sistemi attuali.
  3. portare gradualmente il costo del Kwh in concorrenza con quello della rete elettrica convenzionale.

Approfittando dei progressi nella tecnica elettronica per l’inseguitore solare, nella microlavorazione dei semiconduttori e nello sviluppo di film riflettenti e dicroici, abbiamo iniziato diversi anni fa a ridurre drasticamente il numero di celle fotovoltaiche per unità di energia convertita, concentrando la luce del sole sul ricevitore fotovoltaico (circa 200 soli;ricordiamo che una concentrazione pari a 200x riduce di duecento volte l’area di celle necessaria). In tal modo il costo delle celle diventa molto meno significativo nell’economia del sistema, rendendo possibile l’approvvigionamento di silicio di grado elettronico (disponibile a prescindere dai quantitativi), senza, per motivi di costo, dover ricorrere a prodotti di minor qualità.
Poiché tuttavia il silicio non può superare efficienze di sistema superiori al 15%, si è pensato di separare la radiazione solare in più parti mediante film riflettenti e dicroici (materiali che hanno la proprietà di riflettere o trasmettere la luce in maniera selettiva, a seconda dell’indice di rifrazione e dello spessore).
Si è evidenziato come sia possibile ottenere, mediante giunzioni singole, un’efficienza di conversione analoga a quella proposta con le multigiunzioni, semplicemente separando in maniera opportuna la radiazione solare a livello di riflettore.
Sistemi così concepiti hanno già dimostrato in fase prototipale ottime potenzialità per applicazioni energetiche, con un costo atteso del Kwh confrontabile con quello della rete elettrica convenzionale (naturalmente in aree con elevata insolazione).
Le caratteristiche della soluzione innovativa proposta, a partire dalla eliminazione dello spinoso problema del raffreddamento del ricevitore, sono illustrate nel testo; lo sviluppo di supporti in silicio adeguatamente trattato, oggi possibile per giunzioni singole, consente una drastica riduzione dei costi, evitando altresì il rischio di “shortage” degli attuali substrati utilizzati per le multigiunzioni.
Il Fotovoltaico viene così proposto come una reale fonte energetica alternativa, in un Paese come l’Italia, scarso di sorgenti energetiche fossili ma ricco di sole e di tecnologia.

Giuliano Martinelli, Dipartimento di Fisica – Università di Ferrara

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