Celle solari più efficienti osservando le molecole foto sintetiche

Celle solari più efficienti osservando le molecole foto sintetiche

(Fonte:GreenStyle.it-Francesca Fiore)

 

Osservare il comportamento delle singole molecole, durante il processo di raccolta e assorbimento della luce dei vari organismi biologici, potrebbe migliorare notevolmente la progettazione delle celle solari. A dirlo sono i ricercatori dell’American Institute of Physics, che hanno studiato diverse proteine antenna contenute in organismi foto sintetici.

Un complesso antenna è un insieme di proteine, la cui funzione è quella di aumentare l’area di un foto sistema in grado di intercettare fotoni e trasferire l’energia da questi al sistema. I ricercatori americani hanno utilizzato la ABEL trap di Cohen, tecnologia in grado di intrappolare le molecole: in questo modo hanno potuto osservare degli stati dei complessi molecolari atti a raccogliere la luce mai rilevati prima, che si manifestano a diversi gradi di raffreddamento.

Hsiang-Yu Yang, ricercatore del team, ha spiegato:

Grazie a questo approccio, siamo in grado di osservare meglio la capacità di un organismo molecolare di assorbire più luce in una situazione di scarsità e, al contrario, la capacità di moderarne l’assorbimento in condizioni di eccesso.

Il comportamento delle proteine antenna è in grado di rilevare come gli organismi riescano a mettere in atto comportamenti di “foto protezione”: lo studio, i cui dettagli saranno rilevati al 58esimo Annual Biophysical Society Meeting, potrebbe permettere un salto di qualità ai processi di costruzione delle moduli fotovoltaici.

Analizzando la transizione tra questi stati in una proteina antenna, stiamo cercando di capire il modo in cui l’organismo si protegge dai danni degli eccesso di luce: qualcosa di fondamentale per aumentare l’efficienza dell’assorbimento.

Fotovoltaico: efficienza al 30% per le celle solari organiche

Fotovoltaico: efficienza al 30% per le celle solari organiche

(Fonte:GreenStyle-Silvana Santo)

 

 

Gli scienziati dell’Accademia Cinese delle Scienze e della North Carolina State University hanno trovato un sistema per aumentare l’efficienza delle celle solari organiche fino al 30%, riducendo ulteriormente il costo dell’energia solare. Lo sostiene uno studio pubblicato su Advanced Materials.

I ricercatori, in particolare, sono riusciti a cambiare la struttura molecolare dei materiali utilizzati nella produzione di celle solari organiche, facendo in modo che l’efficienza superi quella delle tradizionali celle al silicio.

La chiave per la svolta è un polimero noto come PBT-OP e creato ad hoc dagli scienziati. Si tratta di un materiale composto da due monomeri già disponibili in commercio e da un terzo monomero di nuova concezione, facilmente sintetizzabile in laboratorio. Spiegano i chimici coinvolti nella ricerca:

Abbiamo trovato un modo semplice per modificare chimicamente la struttura elettronica e migliorare l’efficienza della cella solare, catturando una frazione maggiore di energia della luce, senza cambiare la capacità del materiale di assorbire, creare e trasportare energia.

La scoperta dovrebbe consentire una maggiore diversificazione nella tecnologia per la produzione di energia solare. La ricerca è stata finanziata dal Dipartimento americano di Energia (Office of Science, Basic Energy Science) e dal Ministero della Scienza e della Tecnologia cinese.

Celle solari a film sottile, efficienza record al 20,8%

Celle solari a film sottile, efficienza record al 20,8%

(Fonte:GreenStyle.it-Silvana Santo)

 

 

 

I ricercatori ZSW (Zentrum für Sonnenenergie-und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg di Stoccarda) hanno migliorato l’efficienza delle celle solari a film sottile CIGS (Copper Indium Gallium (di)Selenide, seleniuro di rame indio gallio), portandola fino al 20,8%. Si tratta di un valore record che, per la prima volta, supera l’efficienza delle celle presenti già sul mercato, dominato dai prodotti a base di silicio cristallino.

I nuovi risultati ottenuti dai tecnici del Baden-Württemberg potrebbero permettere di ridurre ulteriormente il costo dell’energia solare in un futuro non troppo remoto. La cella solare da record ha una superficie di 0,5 centimetri quadrati (una dimensione usuale per le celle sperimentali) e il suo rivestimento è stato prodotto in laboratorio utilizzando la tecnica dell’evaporazione simultanea, che in linea di principio può essere applicato anche processi produttivi industriali.

Spiega Michael Powalla, capo della divisione fotovoltaico presso l’istituto di ricerca:

Il nostro nuovo record dimostra che la tecnologia a film sottile CIGS ha ancora da sfruttare un potenziale sia tecnologico che economico.

Il record precedente, relativo a celle solari CIGS su vetro (efficienza del 20,3%) era degli stessi ricercatori di Stoccarda. La cosa più significativa però è che questo valore supera anche la prestazione di punta per le normali celle di silicio cristallino, che si attesta intorno al 20,4%, annullando un vantaggio che sussisteva da quasi 30 anni.

Ora i ricercatori ZSW puntano a riuscire a trasferire la nuova tecnologia ai moduli fotovoltaici, sperando di raggiungere in pochi anni, per questo tipo di prodotti, un grado di efficienza del 16-18% (attualmente i moduli migliori si attestano sul 14-15%, dal momento che un modulo ha sempre minore efficienza di una cella solare).

Il successo dello ZSW è il risultato di un’intensa attività di ricerca sostenuta per molti anni dal Ministero dell’Ambiente tedesco e dal Land Baden-Württemberg. Il Zentrum für Sonnenenergie-und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (Centro per la ricerca su energia solare e idrogeno Baden-Württemberg) è uno dei principali istituti di ricerca applicata nei settori del fotovoltaico, rinnovabili, accumulatori e celle a combustibile a livello mondiale.

Celle solari economiche ed ecologiche grazie al cobalto

Celle solari economiche ed ecologiche grazie al cobalto

(Fonte:GreenStyle.it-Silvana santo)

Le celle solari potrebbero diventare più economiche e rispettose dell’ambiente grazie all’impiego di cobalto. Come descritto in un articolo appena pubblicato dalla rivista Chemical Communications, i ricercatori dell’Università di Basilea hanno sviluppato un prototipo di cella solare a tinta sensibilizzata (DSC) contenente rame in cui il costoso (e relativamente raro) iodio è stato sostituito con il molto più comune cobalto.

La nuova cella solare Cu-Co, come è stato soprannominato il prototipo, non mostra alcuna perdita di prestazioni rispetto alle celle convenzionali contenenti iodio. Le celle fotovoltaiche a tinta sensibilizzata catturano la luce del sole sfruttando un colorante, per poi, attraverso un processo di trasferimento di elettroni, trasformarla in corrente elettrica.

Il trasporto degli elettroni è assicurato dalla presenza di elettroliti, che, nelle celle DSCs convenzionali, sono appunto iodio e ioduro di rame. Oltre a ridurre i costi di produzione, secondo i ricercatori questa innovazione permetterà di rendere le celle solari più sostenibili.

Spiega infatti Biljana Bozic-Weber , responsabile del progetto:

Lo iodio è un elemento raro, presente sulla Terra solo a concentrazioni di 450 parti per miliardo, mentre il cobalto è 50 volte più abbondante. Inoltre, questa sostituzione elimina anche uno dei processi di degradazione a lungo termine, in cui i composti di rame reagiscono con l’elettrolita per formare ioduro di rame e quindi migliora la stabilità a lungo termine delle celle DSC.

Nonostante rappresenti un grande passo avanti verso l’obiettivo di produrre celle solari stabili prive di ioduro di rame, la commercializzazione del nuovo prodotto sembra comunque ancora lontana. Quando si cambia anche solo un componente, infatti, occorre ottimizzare tutte le altre parti, integrandole e ottimizzandole.

Celle solari con efficienza al 60%: ESTI le collauderà in Italia

Celle solari con efficienza al 60%: ESTI le collauderà in Italia

(Fonte:GreenStyle.it-Guido Grassadonio)
 

 

 

 

L’Europa non sembra avere intenzione di diminuire i propri investimenti sul campo del fotovoltaico. Prova ne è la recente apertura di nuovi laboratori presso l’ESTI (European Solar Test Installation), la cui sede si trova in Italia, in provincia di Varese.

L’obiettivo è quello di testare ufficialmente i nuovi pannelli solari che saranno lanciati dalle varie aziende sul mercato europeo. Migliorare l’efficienza della tecnologia fotovoltaica, si parla di un obiettivo di rendimento che vada oltre il 60%, e aumentare il controllo da parte delle istituzioni sulla qualità dei prodotti è vitale: solo in questo modo possono essere garantiti ancora, in alcuni Paesi, delle forme incentivali.

Il nostro Paese si riscopre, quindi, come sede di alcuni dei laboratori più all’avanguardia nel settore del solare. L’ESTI, in particolare, lavora dagli anni ’80 e il suo operato è evidentemente apprezzato a livello europeo.

Inoltre, questa notizia segnala, come detto, il fatto che che la Commissione Europea creda fortemente in un possibile sviluppo tecnologico del fotovoltaico. Molte invenzioni vengono proposte ogni giorno sul campo del film sottile, del solare a concentrazione, del solare a tre dimensioni, ecc. Probabilmente non tutte queste strade si riveleranno vincenti, ma non è difficile immaginare che da qui a cinque anni il classico fotovoltaico a silicio possa diventare del tutto obsoleto, aprendo a possibilità di efficienza energetica (o almeno economica) attualmente impensabili.

E l’ESTI svolgerà, ne siamo sicuri, un ruolo di primo piano in questa storia.

Fotovoltaico: celle solari più economiche grazie all’antigelo

Fotovoltaico: celle solari più economiche grazie all’antigelo

(Fonte:GreenStyle.it-Francesca Fiore)
 

 

 

 

Produrre celle solari più economiche, prodotte con componenti meno tossici: è questo l’obiettivo dei ricercatori della Oregon State University, che stanno mettendo a punto un nuovo sistema di produzione dei moduli solari in un reattore a flusso continuo, usando un antigelo comune come il glicole etilenico.

Il glicole etilenico, un composto chimico abbastanza semplice, viene usato solitamente come antigelo nel settore automobilistico e, negli ultimi anni, per la produzione delle nuove plastiche, in particolare del PET. Nel settore energetico, fin ora è stato usato per la produzione di gas naturale, dove viene usato per rimuovere gli eccessi di vapore acqueo. I ricercatori della Oregon University hanno rilevato che il glicole etilenico può funzionare efficacemente in un reattore a flusso continuo come solvente a basso costo, per la creazione di celle solari a film sottile, sostituendo così materiali e composti più costosi.

In particolare, I ricercatori hanno anche scoperto che l’approccio funziona con il CZTS, solfuro di zinco rame stagnato, composto che aveva già attirato l’attenzione dei ricercatori per le sue proprietà, per i costi e per la facilità di smaltimento. Sostituendo il CZTS agli attuali CIGS, il composto di diseleniuro di rame indio gallio, i costi della produzione delle celle a film sottile sarebbero abbattuti notevolmente: i CIGS, infatti, sono composti rari e preziosi, per la maggior parte estratti in Cina. I composti CZTS, invece, posso essere estratti anche nei territori statunitensi, con un minor dispendio di risorse e tecnologie. Greg Herman, professore associato presso la Scuola di chimica, biologica e ingegneria per l’ambiente della Oregon State University, ha spiegato:

L’uso globale di energia solare può essere bloccata da materiali troppo costosi o che richiedono l’uso abbondante di sostanze tossiche per la loro produzione. Abbiamo bisogno di tecnologie che usino materiali abbondanti ed economici, preferibilmente da estrarre negli Stati Uniti.

La ricerca, pubblicata su Material Journal Letters, potrebbe aprire una nuova via per la produzione delle celle a film sottile: il glicole etilenico usato in reattori mesofluidici offrono un controllo preciso della temperatura, dei tempi di reazione, permettono il trasporto di massa al fine di produrre nano particelle con una migliore qualità cristallina e un elevata uniformità, tutti fattori che migliorano le prestazioni della cella e la sua qualità. I ricercatori della OSU spiegano in un comunicato:

Molte aziende usano ancora la sintesi in modalità batch per la produzione di nanoparticelle CIGS, un processo che in ultima analisi può richiedere fino a un giorno intero. esto approccio è anche più veloce: con un reattore a flusso continuo dura circa mezz’ora. La velocità aggiuntiva di tali reattori ridurrà ulteriormente i costi finali. Le prestazioni delle celle CZTS in questo momento sono inferiori al livello delle celle CIGS, ma con ulteriori ricerche sull’uso di droganti e un processo di ottimizzazione aggiuntiva dovrebbe essere possibile ottenere la stessa efficienza. Secondo la rivista Material Journal Letters i fattori elencati -costi minori, tempi più brevi, maggiori possibilità di estrazione- sono tutti fattori che potrebbero favorire la produzione su scala industriale delle nuove celle solari, rendendo molto più economico il prodotto finale

Celle solari trasparenti per smartphone sempre accesi

Celle solari trasparenti per smartphone sempre accesi

(Fonte:GreenStyle.it-Marco Grigis)
 

 

 

 

 

Si è parlato spesso di celle solari trasparenti, utili per la produzione di energia tramite l’installazione su finestre o sugli schermi degli smartphone. Un progetto di una società francese, però, ne rivoluziona la portata: saranno presto disponibili sul mercato dei pannelli trasparenti ultra-resistenti – e praticamente impercettibili se installati sui device portatili – per smartphone dalla durata in stand-by praticamente infinita.

È la francese Sun Partner ad aver ottimizzato la tecnologia delle celle solari trasparenti, con la realizzazione di un pannello dallo spessore di soli 300 micron, che può essere installato indifferentemente sopra o sotto il display del device – lamina touchscreen compresa – senza alcuna interferenza sulle funzionalità dello smartphone e la resa visiva di immagini e colori. Il costo del modulo – da 1 a 2 dollari a seconda delle configurazioni – è inoltre estremamente appetibile per le società produttrici di device portatili. Così ha dichiarato l’azienda:

Oggi, su uno smartphone, il consumo di energia può essere completamente compensato mentre il device non è in uso. E si può estendere la durata della batteria del 20%

Il funzionamento di questi nuovi pannelli – differenti rispetto a quelli già apparsi sul mercato per un aumento dell’efficienza dall’8 al 30% – è molto semplice. Inglobati sopra o sotto schermo e pannello touchscreen, catturano anche la quantità minima di luce e la traducono in un flusso continuo di ricarica. In questo modo, quando il device è in stand-by la batteria non viene inutilmente scaricata, mentre quando in uso si ha una riduzione del 20% dei consumi, che si traduce in un ulteriore 50% in più di tempo per le telefonate o la navigazione. In altre parole, Sun Partner punta alla creazione di dispositivi elettronici sempre accesi e mai connessi alla rete elettrica. La società starebbe inoltre già ottimizzando il suo prodotto per passare da una riduzione dei consumi dal 20 al 50%, per un utilizzo davvero illimitato di smartphone e tablet.