Un team di scienziati della Chalmers University of Technology, a Göteborg, ha realizzato una cella solare con accumulo termico in gradi di migliorare sensibilmente l’efficienza complessiva della tecnologia.
Superare i limiti del fotovoltaico
È possibile ottenere una maggiore efficienza per le celle solari grazie alla recente innovazione sviluppato da un gruppo di scienziati della Chalmers University of Technology di Göteborg, in Svezia, che grazie all’integrazione di un sistema di accumulo termico è in grado perfino di bypassare i limiti convenzionali del fotovoltaico. Nuova cella solare con accumulo termico integrato: i risultati del paper “Hybrid solar energy device for simultaneous electric power generation and molecular solar thermal energy storage”, pubblicato su Science Direct, fanno ben sperare.
Soprattutto, in quanto l’innovazione del team svedese affronta una criticità tipica del fotovoltaico: la perdita di termalizzazione (oppure di calore), fenomeno che si verifica nel momento in cui una cella assorbe fotoni con energia maggiore rispetto al gap energetico del proprio conduttore. Tradotto: il surplus di energia viene convertita in calore e smarrita. Ciò rappresenta una condizione sfavorevole sia in termini di minore efficienza di conversione sia per gli effetti nocivi che le alte temperature possono giocare in materia di durata di vita delle celle solari.
Maggiore sostenibilità della tecnologia fotovoltaica
Il gruppo di ingegneri e chimici della Chalmers ha creato un dispositivo ibrido che può combinare una cella fotovoltaica in silicio con il sistema di accumulo “Molecular Solar Thermal”. Il “MOST” impiega molecole organiche fotocommutabili (dunque, in grado di modulare le proprietà chimico-fisiche attraverso l’illuminazione con luce di specifica lunghezza d’onda), che scorrono mediante un chip microfluidico (piattaforma fisica che accoglie il dispositivo microfluidico, costituito da una serie di microcanali incisi oppure modellati in un materiale che spazia dai polimeri alle ceramiche, dai metalli ai semiconduttori), assorbendo i fotoni blu e ultravioletti (specificatamente più bassi rispetto a 450 nm) e convertendosi in fotoisomeri metastabili ad alta energia.
Quest’ultima, così immagazzinata, può essere usata tanto come fonte di riserva tanto per la produzione di energia termoelettrica (il pilastro del sistema elettrico italiano, poiché da sola risponde a quasi 2/3 della domanda di elettricità del Paese). Così, facendo funzionare le celle fotovoltaiche a temperature inferiori, si amplia la loro durata di vita. E, a più ampio respiro, viene a determinarsi una maggiore sostenibilità della stessa tecnologia fotovoltaica. Infine, la nuova cella solare con accumulo termico integrato può migliorare il ritorno energetico in materia di investimento.
Investimenti sul solare superano quelli nelle altre tecnologie
Secondo il report “World Energy Investment 2024” dell’IEA (International Energy Agency), gli investimenti nel solare toccheranno, nell’anno in corso, quota 500 miliardi di dollari. Bypassando, per il secondo anno consecutivo, il flusso di risorse dedicato a ogni altra tecnologia elettrica cumulata. Un vettore in ordine crescente di capitali, allettato dalla costante riduzione dei costi e dalla rilevante flessibilità di uso, finanzierà la produzione di 70 miliardi di celle fotovoltaiche, che andranno ad alimentare imponenti impianti industriali e reti elettriche, comunità energetiche e, non da ultimo, singole abitazioni.
Celle solari, che ad oggi coprono meno di 10mila chilometri quadrati della superficie terrestre, nel 2023 hanno generato 1.600 terawattora di energia (pertanto, il 6% dell’elettricità globale). Sempre lo scorso anno, la capacità solare mondiale ha raggiunto i 1.419 gigawatt e nel 2024 gli analisti di Bloomberg New Energy Finance prevedono circa 600 gigawatt di nuova capacità: quotidianamente s’installa circa il doppio di quanto vent’anni fa si è fatto in dodici mesi. Procedendo così, il solare produrrà più elettricità del nucleare nel 2026, dell’eolico nel 2027, dell’idroelettrico nel 2028, del gas nel 2030 e del carbone nel 2032.
