Celle solari: un nuovo design a scacchiera

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L'utilizzo di un nuovo desegn a scacchiera per i pannelli fotovoltaici porterà ad una nuova generazione di celle solari più efficienti
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Celle solari: un nuovo design a scacchiera

I ricercatori dell’Università di York, in collaborazione con l‘Università NOVA di Lisbona, hanno sviluppato un nuovo design per celle solari fotovoltaiche (FV) che migliora la loro capacità di assorbire la luce del 125% in un miglioramento chiave dell’energia solare potenziata dall’ottica. Il concetto, basato su uno schema a scacchiera, potrebbe portare un maggiore utilizzo di energia rinnovabile attraverso array di pannelli solari più sottili e flessibili.  In tal modo potranno essere utilizzati in applicazioni di biosensori, raffreddamento atomico, schermi acustici e persino fissati su tegole  e vele di barche.

Scacchiere naturali

Il team ha esaminato il pentagono e le sue proprietà simmetriche valutando il ruolo in natura per ottimizzare la stabilità e la crescita. Nonché il suo ruolo nei nanofili e nei fullereni. Tuttavia, come mostrato in Optica [Li et al. Optica (2020)], hanno realizzato che la forma pentagonale potrebbe non essere necessaria se le linee del reticolo fossero modulate da una struttura a scacchiera definito dal suo periodo di reticolo e profondità di incisione.

Il team ha dimostrato come queste semplici linee di reticolo potrebbero funzionare così come i progetti esistenti di intrappolamento della luce. Questo approccio ha potenziato l’assorbimento delle celle solari sottili e migliorato il design della superficie rispetto al silicio nelle celle solari, che sono difficili da produrre l’alto costo energetico.

L’approccio offre un miglioramento dell’assorbimento simile a progetti più sofisticati ma porta più luce in profondità nel piano e meno luce vicino alla struttura della superficie stessa. Sebbene gli strati di materiale più sottili assorbano meno luce solare, la maggior parte della luce del vicino infrarosso passerebbe attraverso un sottile strato di silicio come se fosse una lastra di vetro trasparente.

Celle con meno carbonio

Per migliorare la capacità generativa del fotovoltaico esistente è ncessario migliorare la canalizzazione della luce nelle celle solari. Ciò impedisce la fuoriuscita della luce verso l’esterno, intrappolandola rapidamente all’interno delle celle, assicurando che sia completamente convertita in elettricità.

Il lavoro consente l’espansione delle celle fotovoltaiche con un’impronta di carbonio molto ridotta. Ciò sarebbe più economico dei metodi esistenti, oltre a ridurre la nostra dipendenza dalla raffinazione della materia prima del silicio. Come ha affermato Christian Schuster:

“I nostri risultati sono un significativo progresso concettuale nella nostra comprensione dell’interazione luce-materia.  Inoltre potrebbero ispirare nuovi progetti sul fotovoltaico con fotorilevamento, rilevamento biologico, raffreddamento atomico e molte altre applicazioni optoelettroniche. “.

Il motivo a scacchiera delle celle solari consente inoltre un rapido passaggio dalla progettazione all’implementazione e potenziali modifiche. Mentre la sua semplicità, superficie ridotta e maggiore robustezza alle imperfezioni offrirà numerosi vantaggi.

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Complesso di pannelli solari
Classica struttura a scacchiera
Rappresentazione di un fullerene