La frontiera del micro fotovoltaico

Celle fotovoltaiche delle dimensioni di un brillantino, più versatili, meno costose e complicate e altrettanto efficienti delle celle tradizionali. Potrebbero trovare applicazioni nuove, da una maggiore integrazione nell’edilizia fino all’ottenimento di tessuti fotovoltaici (ad esempio per una tenda da campo capace di ricaricare componenti elettronici), passando per i satelliti e i rilevatori a fotocellula. Ma, date le interessanti caratteristiche tecniche, potrebbero un domani anche rimpiazzare i moduli fotovoltaici così come li conosciamo oggi.

Sono le micro-celle fotovoltaiche realizzate dai Sandia National Laboratories (istituto di ricerca governativo Usa gestito dal contractor privato Sandia, uno dei centri del complesso tecnologico-militare Usa). Fabbricate con processi di micro elettromeccanica comuni nell’elettronica attuale, le nuove celle presentate a fine dicembre sono larghe da 0,25 a 1 millimetro e spesse dai 14 ai 20 micrometri (un capello umano è spesso circa 70), esagonali e realizzate con i circuiti elettronici prestampati. Circa 10 volte più sottili delle celle convenzionali e con un'efficienza dichiarata del 14,9% (i moduli attualmente in commercio vanno in media dal 13 al 20%) produrrebbero la stessa quantità di elettricità di una cella convenzionale 15 x 15 cm, con un centesimo del silicio.

Presenterebbero inoltre anche un’affidabilità maggiore perché, spiegano i ricercatori, essendo più piccole hanno molte meno deformazioni meccaniche. Anche il processo di fabbricazione avrebbe vantaggi rispetto a celle di dimensioni maggiore; primo fra tutti un più efficiente uso dei wafer di silicio (le fette di silicio da cui si ottengono le celle): si potrebbero ricavare da wafer di qualsiasi spessore e un'eventuale cella difettosa non comprometterebbe l’uso dell'intero modulo.

Altri punti forti sono l’adattabilità ai vari tipi di installazione e la tolleranza all’ombra nettamente superiore: mentre un pannello convenzionale se parzialmente in ombra può non funzionare correttamente, la dimensione ridotta delle celle del sistema di Sandia fa sì che anche con un'ombreggiatura parziale ve ne siano sempre di completamente irraggiate e dunque in produzione.

Ma l'aspetto più interessante è che queste celle potrebbero sostituire integralmente sistemi che necessitano di procedure di installazione e autorizzazione complesse quali gli impianti fotovoltaici come li conosciamo: “sistemi di controllo, inverter e anche accumulatori potrebbero essere integrati a livello di chip", spiega l’ingener Vipin Gupta nel presentarle. Risultato: un significativo calo dei costi di produzione e di installazione rispetto alle tecniche attuali.

Con la tecnologia disponibile al momento si riuscirebbero a produrre circa 130mila micro-celle all’ora (si calcola di usarne da 10mila a 50mila per metro quadrato di superficie) a un costo di un millesimo di dollaro l’una, ma in laboratorio si sta sperimentando un sistema che consentirebbe che le celle si “auto-assemblino” così da ridurre ulteriormente i costi. Altro possibile sviluppo che migliorerebbe il rapporto costi-prestazioni è l’applicazione di micro-concentratori ottici: lenti economiche prefabbricate a lunghezza focale corta che aumenterebbero il numero di fotoni che vanno a colpire la cella. Insomma il fotovoltaico potrebbe trovare tra qualche anno una nuova interessante strada nel mondo del micro.

fonte: qualenergia.it