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Impianto fotovoltaico + Modulo
Fotovoltaico +
Energia Solare
La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare
direttamente in energia elettrica l'energia associata alla
radiazione solare. Essa sfrutta il cosiddetto effetto
fotovoltaico, basato sulle proprietà di alcuni materiali
semiconduttori (fra cui il silicio, elemento molto diffuso
in natura) che, opportunamente trattati ed interfacciati,
sono in grado di generare elettricità una volta colpiti
dalla radiazione solare - dai
Fotoni - (senza quindi l'uso di alcun combustibile).
Pratiche e Norme per richiedere impianto
Fotovoltaico
Impianto Solare Fotovoltaico
Il dispositivo più elementare
capace di operare una conversione dell'energia solare è la
cella fotovoltaica, in grado di produrre una potenza di
circa 1,5 Watt in condizioni standard. Vale a dire quando
essa si trova ad una temperatura di 25°C ed è sottoposta ad
una potenza della radiazione pari a 1.000 W/m².
Un modulo fotovoltaico tipo, formato da 36 celle, ha una
superficie di circa mezzo metro quadrato ed eroga, in
condizioni standard, circa 50W.
Il campo fotovoltaico è un insieme di moduli fotovoltaici,
opportunamente collegati in serie e in parallelo, in modo da
realizzare le condizioni operative desiderate. Più¹ moduli
assemblati meccanicamente tra loro formano il pannello.
La bassa densità energetica dell'energia solare necessita
di grandi superfici per ottenere le alte energie necessarie
a rifornire le abitazioni civili. -
vedi sotto il ns
Commento NdR:
I sistemi fotovoltaici si
distinguono in sistemi isolati (stand-alone) e sistemi
collegati alla rete (grid connected), questi ultimi a loro
volta si dividono in centrali fotovoltaiche e sistemi
integrati negli edifici.
Nei sistemi isolati, in cui la sola energia è quella
prodotta dal FV, occorre prevedere un sistema di accumulo
(in genere costituito da batterie tipo quelle delle
automobili, e dal relativo apparecchio di controllo e
regolazione della carica), reso necessario dal fatto che il
generatore FV può fornire energia solo nelle ore diurne,
mentre solitamente la richiesta energetica si ha durante
tutte le ore del giorno.
E' opportuno prevedere quindi un dimensionamento del campo
fotovoltaico in grado di permettere, durante le ore di
insolazione, sia l'alimentazione del carico, sia la ricarica
delle batterie di accumulo.
Nei sistemi fotovoltaici isolati, l'immagazzinamento
dell'energia avviene, in genere, mediante accumulatori
elettrochimici (tipo le batterie delle automobili). Tali
accumulatori permettono di far fronte a punte di carico,
senza dover sovradimensionare i generatori, nonchè di
garantire la continuità dell'erogazione dell'energia anche
in caso di basso (o nullo) irraggiamento o guasto temporaneo
dei generatori.
Poichè l'energia prodotta dal generatore FV è sotto forma di
corrente continua (CC), qualora si debbano alimentare
apparecchi che funzionino con corrente alternata (AC), è
necessario introdurre nel sistema un dispositivo
elettronico, detto inverter, che provvede alla conversione
da CC a AC.
L'inverter è un elemento essenziale negli impianti collegati
alla rete elettrica (che è a AC a bassa tensione [BT]), ma
può non esserci se il sistema è isolato (in tal caso tutte
le apparecchiature presenti dovranno funzionare in corrente
continua).
Nei sistemi collegati alla rete
l'inverter è sempre presente mentre, al contrario degli
impianti isolati, non è previsto il sistema di accumulo,
poichè l'energia prodotta durante le ore di insolazione
viene immessa nella rete. Viceversa, nelle ore notturne, il
carico locale viene alimentato dalla rete: un meter provvede
a scalare la differenza dal contatore.
Un sistema di questo tipo è, sotto il punto di vista della
continuità di servizio, più affidabile di un sistema
isolato. Il sistema fotovoltaico, nel suo insieme, capta e
trasforma l'energia solare disponibile e la rende
utilizzabile per l'utenza sotto forma di energia elettrica.
- Tratto da: Enel.it - Per ulteriori informazioni per
impianti Fotovoltaici:
info@vanoli.net
Commento NdR: con un
trattamento speciale dei pannelli fotovoltaici al silicio,
che e' possibile fare sulla superficie ove arrivano i raggi
solari, e' possibile aumentare il loro rendimento dal 14-15
% al 28-30% e piu', a seconda del tipo di pannello
installato.
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CELLE SOLARI STAMPATE SU CARTA IGIENICA – 29/1272011
Per dimostrare un nuovo metodo di fabbricazione di celle
solari, in grado di stamparle su materiali estremamente
sottili e flessibili, i ricercatori del
MIT hanno ricoperto di celle fotovoltaiche dei fogli di
carta igienica. Di certo, il substrato scelto non è il
massimo per la creazione di celle solari performanti, ma
mostra la versatilità del nuovo metodo di stampa, in grado
di contenere i costi i produzione e di espandere la gamma di
applicazioni per il fotovoltaico.
Karen Gleason, professoressa di ingegneria chimica all' MIT,
ha mostrato come si possano stampare celle solari su una
varietà di materiali delicati e flessibili, come carta di
riso, plastica, o fogli estremamente sottili di carta
tradizionale.
La nuova tecnica non richiede l'utilizzo di solventi, e
lascia intatto il substrato su cui vengono applicate le
celle solari.
Il metodo è stato definito oCVD (oxidative chemical vapor
deposition), e comporta la deposizione di vapori di un
monomero in aggiunta ad un agente ossidante, che assieme
vanno a creare una plastica conduttiva, definita PEDOT, la
cui capacità di conduzione viene aumentata di circa 1000
volte grazie all'aggiunta di particelle d'argento.
Le celle solari così stampate possono essere piegate e
allungate senza che le loro proprietà vengano compromesse.
Nei test di laboratorio, i ricercatori hanno piegato un
substrato stampato di plastica per più di 1000 volte,
dimostrando come l'efficienza sia rimasta pressochè intatta
(99%) dopo quello stress.
Per dimostrare ulteriormente la robustezza del nuovo metodo,
i ricercatori hanno stampato le celle solari su un foglio di
carta, che hanno poi piegato per realizzare un aeroplanino.
Nonostante le pieghe, il foglio ha continuato a generare
corrente elettrica.
Questo nuovo metodo non è soltanto applicabile alla stampa
di celle solari, ma si può sfruttare per la realizzazione di
elettronica flessibile, come tessuti hi-tech e display
flessibili. Tratto da: ditadifulmine.com
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Reinventare la foglia - Le Scienze gennaio 2011, n.
509
Forse il combustibile ideale non sarà estratto dal mais o
dalle alghe, ma arriverà direttamente dal Sole.
Energia naturale. Le piante producono il proprio
combustibile, lo zucchero, a partire da luce solare, aria e
acqua, senza generare emissioni dannose.
La foglia artificiale. Alcuni ricercatori stanno progettando
foglie artificiali che, in modo simile, potrebbero
convertire la radiazione solare e l’acqua in idrogeno,
utilizzabile per alimentare i veicoli o produrre elettricità
e calore.
Nano-soluzioni. Per
avere un’applicazione pratica, questa tecnologia deve essere
prodotta a basso costo in forma di sottili fogli flessibili,
forse composti da nanocavi di silicio, e usare catalizzatori
economici che permettano di ottenere idrogeno in modo
efficiente.
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Nanoparticelle per incrementare l'efficienza dei
collettori solari – 05/04/2011
La soluzione è estremamente economica e
consentirebbe di sfruttare un materiale potenzialmente
inquinante per la raccolta di energia da una fonte
rinnovabile
Utilizzando particelle di grafite 1000 volte
più piccole del diametro di un capello umano, un gruppo di
ingegneri meccanici dell'Arizona
State University sperano di incrementare l'efficienza
degli impianti fotovoltaici.
“La grande limitazione dei pannelli
fotovoltaici è che possono sfruttare solo una frazione
dell'energia della radiazione solare che li investe, mentre
il resto dell'energia viene convertita il calore, che
diminuisce le prestazioni delle stesse celle”, ha spiegato
Robert Taylor, ricercatore dell'Arizona State University che
ha partecipato allo
studio apparso sul Journal of Renewable and Sustainable
Energy.
Un'alternativa che consente di sfruttare
tutta la radiazione solare incidente è la tecnologia del
collettore termico. In forma di dischi, pannelli, tubi a
vuoto e altro, questi dispositivi raccolgono il calore per
riscaldare l'acqua o per produrre vapore e quindi
elettricità.
Per incrementare l'efficienza dei collettori
solari, Taylor e colleghi hanno disperso nanoparticelle del
diametro di un miliardesimo di metro nel fluido utilizzato
negli impianti termici. Il materiale prescelto per le
nanoparticelle è stata la grafite che assorbe radiazione in
modo molto efficiente.
Nei test di laboratorio con piccoli
collettori a forma di disco, Taylor e colleghi hanno trovato
che le nanoparticelle avevano incrementato l'efficienza di
raccolta del calore fino al 10 per cento.
“Per un impianto solare di potenza da 100
megawatt, ciò si tradurrebbe in un guadagno di 3,5 milioni
di dollari all'anno”, ha aggiunto Taylor. Inoltre, le
nanoparticelle sono estremamente economiche – costano meno
di un dollaro per grammo – ma forniscono la stessa
superficie di raccolta di un intero campo di calcio.
Potrebbe essere possibile anche filtrare nano particelle
dalla fuliggine, che ha un potenziale di assorbimento
simile, derivata dal carbone utilizzato negli impianti di
potenza. L'idea, ha concluso Taylor, è particolarmente
attraente: si usa una sostanza inquinante per raccogliere
energia in modo pulito”. (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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Celle fotovoltaiche auto-assemblanti - 07 Settembre
2010
Il futuro del fotovoltaico potrebbe essere questo: celle
solari grandi qualche miliardesimo di metro, più efficienti
e più durature di quelle attualmente utilizzate nei pannelli
e auto-assemblanti. I componenti di questi nanoscopici
dispositivi possono infatti continuamente dissociarsi e
ri-assemblarsi con l’aiuto di un solvente.
L’invenzione, illustrata sulle pagine di
Nature Chemistry, è dei ricercatori del
Massachusetts
Institute of Technology (Mit) di Boston (Usa) guidati da
Michael Strano.
Una delle maggiori sfide nel campo del fotovoltaico è
imprigionare l’energia solare in dispositivi sempre più
efficienti, grazie a materiali capaci di resistere al
deterioramento causato dal sole stesso. Come in molti altri
casi, la natura indica una possibile soluzione. Nelle piante
infatti, all’interno dei cloroplasti, le molecole sensibili
alla luce si proteggono dagli effetti nocivi dei raggi
rinnovandosi continuamente, prima demolendosi e poi
ri-assemblandosi.
I ricercatori del Mit hanno quindi creato un prototipo di un
dispositivo, cercando di mimare questo processo.
Per farlo hanno mescolato in soluzione sette diversi
componenti, tra cui lipidi,
nanotubi di carbonio e proteine. Questi, in presenza di
un solvente, rimangono separati; togliendo il solvente, i
lipidi, le proteine e i nanotubi si organizzano in strutture
ordinate, capaci di funzionare come celle fotovoltaiche.
Nello specifico, i lipidi si dispongono in dischi e
forniscono supporto per le proteine, organizzate come centri
di reazione in grado di catturare la luce e trasformarla in
energia. I dischi di lipidi, inoltre, in soluzione si legano
spontaneamente ai nanotubi di carbonio. Questo il processo:
quando le proteine sono colpite dai fotoni, si liberano
elettroni che, passando attraverso i dischi, vengono
indirizzati verso i nanotubi di carbonio (capaci di
trasportare corrente elettrica con grande efficienza).
L’efficienza di questo dispositivo nel convertire l’energia
solare in energia elettrica è circa del 40 per cento, circa
il doppio delle celle fotovoltaiche attualmente impiegate
nei pannelli. Ma potrebbe crescere ancora, riportano i
ricercatori
By Anna Lisa Bonfranceschi - Tratto da: galileonet.it
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Dalla Germania arrivano nuove conoscenze su uno dei
materiali più promettenti nel campo dell’energia solare:
il
diseleniuro di indio rame gallio (CIGS). Ricercatori
dell’Università
Johannes Gutenberg di Magonza hanno infatti trovato il
modo di incrementare l‘energia prodotta dai pannelli
fotovoltaici a film sottile costruiti con questo tipo di
materiale, formato da un puzzle di rame, indio, gallio,
selenio e zolfo. La ricerca, pubblicata su
Physical Review Letters, è frutto di un progetto
finanziato dal Governo tedesco, con la partecipazione di
IBM, Schott AG, l’Università
di Jena e l’Helmholtz
Center di Berlino.
Lo studio, condotto dal gruppo
di Claudia Felser, ha portato alla risoluzione di due
“misteri” dei pannelli solari CGIS, ovvero la discrepanza
tra elaborazioni teoriche e rilevazioni empiriche in fatto
di efficienza energetica, e la struttura del diseleniuro. Da
un lato, infatti, i calcoli teorici prevedono che
l’efficienza massima di questi pannelli possa arrivare al 30
per cento, mentre i pannelli prodotti finora si fermano al
20. Dall’altro, sempre secondo i modelli teorici, tale
efficienza massima si dovrebbe ottenere con un rapporto
indio/gallio di 30 a 70, mentre nella pratica accade
esattamente il contrario (è il rapporto 70 a 30 a dare i
risultati migliori).
Attraverso simulazioni al
computer, il gruppo di ricerca ha scoperto che gli atomi di
indio e gallio non sono distribuiti omogeneamente negli
attuali pannelli CIGS. In particolare, i ricercatori hanno
osservato, al di sotto della temperatura ambiente, indio e
gallio sono completamente separati, mentre è solo a
temperature elevate che il materiale diventa omogeneo. Lo
studio sostiene dunque che sia proprio questa
disomogeneità, finora ignorata, a provocare la discordanza
tra teoria e pratica.
La non omogeneità del
diseleniuro, secondo Felser, è in grado di spiegare non solo
la ridotta efficienza dei pannelli CIGS, ma anche perché le
migliori prestazioni si ottengono con maggiori quantità di
indio. I materiali ricchi di questo elemento mostrano
infatti una omogeneità superiore rispetto a quelli ricchi di
gallio; conseguentemente, possiedono migliori proprietà
ottiche ed elettroniche che si traducono in un’efficienza
più elevata.
Oltre a fornire una risposta
agli interrogativi legati ai pannelli CIGS, i calcoli del
gruppo di ricerca suggeriscono che, per ottimizzare le
proprietà, sia necessario produrre i pannelli a temperature
il più elevate possibile, in modo da generare un composto
indio/gallio molto omogeneo. Raffreddando il materiale
rapidamente, poi, si dovrebbe preservare l’omogeneità
ottenuta e quindi anche aumentare l’efficienza.
Riferimento:
Phys. Rev. Lett. doi:10.1103/PhysRevLett.105.025702
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La tecnologia
GaAs è attualmente la più
interessante dal punto di vista
dell’efficienza ottenuta, superiore al
25-30%, ma la produzione
di queste celle è limitata da costi altissimi e dalla
scarsità del materiale, utilizzato prevalentemente
nell’industria dei “semiconduttori ad alta velocità di
commutazione” e dell’optoelettronica (led e fototransistors).
Infatti la tecnologia GaAs viene utilizzata principalmente
per applicazioni spaziali , dove sono importanti pesi e
dimensioni ridotte. I risultati ottenuti con celle GaAs
danno un’efficienza di conversione maggiore del 30%.
Nel 1999 un progetto congiunto tra Spectrolab e il National
Renewable Energy Laboratory (NREL) ha raggiunto un record
importante nelle conversione fotovoltaica, realizzando una
cella solare con efficienza di conversione pari al 32,3%.
Questa cella a tripla giunzione è stata costruita
utilizzando tre strati di materiali semiconduttori, fosfuro
di indio/gallio su arseniuro di gallio su germanio (GaInP2/GaAs/Ge).
Si ritiene che siano possibili ulteriori progressi in breve
tempo tali da permettere il raggiungimento della soglia del
40%.
Fonte:
www.enerecosrl.com
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Un Micro Interter per ciascun modulo
Da una società californiana ha brevettato un inverter dalle
dimensioni così ridotte da poter essere installati
individualmente sotto ogni modulo, con l’obiettivo di
rendere il sistema fotovoltaico più flessibile alle esigenze
dell’utente.
29/5/09 - Più moduli solari brillano sul tetto più energia
si otterrà: una relazione semplice ma sui cui giocano ruoli
importanti anche altri fattori. La
Enphase Energy, (Enphase Energy, Inc. - 201 1st Street Suite
111, Petaluma, CA 94952. USA - internet:
www.enphaseenergy.com) questo il nome della start-up
californiana, per aumentare l’efficienza dei suoi sistemi
fotovoltaici ha deciso di realizzare dei micro-inverter da
agganciare direttamente nel telaio sottostante di ciascun
modulo, rimpiazzando così un unico dispositivo
centralizzato.
La scelta di convertitori AC/CC
individuali, sostiene l’azienda può ridurre il costo
dell’energia solare determinando un aumento dell’efficienza
di sistema fino al 25%.
Generalmente gli inverter sono in grado di ottenere la
massima potenza disponibile in qualsiasi condizione
meteorologica grazie a circuiti di ottimizzazione del
rendimento, i cosiddetti MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Nei sistemi
convenzionali i moduli tra loro connessi possono avere
prestazioni differenti, anche semplicemente a causa di
sporcizia o di accidentale ombreggiamento e in queste
condizioni l’MPPT non riesce a svolgere correttamente la sua
funzione adeguandosi al modulo con il rendimento peggiore e
penalizzando così tutti gli altri.
In tal caso si potrebbe ricorre ad un inverter con più
circuiti MPPT indipendenti così da frazionare l’impianto,
scelta adotta anche da Enphase, ma in questo caso scegliendo
di moltiplicare l’inverter stesso.
Il concetto non è una novità, ma, spiega la società, fino ad
oggi mancava la conoscenza tecnica per rendere pratici
questi dispositivi. “Uno dei maggiori ostacoli alla
tecnologia dei micro- inverter in passato è stata
l’efficienza di conversione” che ha invece ora raggiunto il
95,5%, alla pari con quella dei grandi inverter
tradizionali, che vanno dal 94 al 96%.
Questi micro dispositivi non solo ottimizzano al massimo la
potenza in uscita, ma rendono anche il sistema molto
flessibile: riduzione dei tempi di cablaggio, rimozione dei
punti di commutazione CC e “se si ha bisogno di maggiore
potenza si possono semplicemente collegare più moduli, cosa
assolutamente impossibile da fare con un sistema
tradizionale se si supera la capacità dell’inverter”.
Un ulteriore
vantaggio risiede nel fatto che i micro-inverter rendono
ogni singolo modulo fonte di alimentazione separata dando la
possibilità di scindere la produzione energetica in parte
per le necessità personali ed il resto per l’immissione
nella rete nazionale.
Fonte: Unione Imprese Solari
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Celle solari a nanotubi di
carbonio
Il nuovo dispositivo
converte la luce in elettricità grazie a un processo
estremamente efficiente che amplifica il flusso di corrente
elettrica.
Utilizzando nanotubi di
carbonio invece del tradizionale silicio, i ricercatori
della
Cornell University hanno realizzato gli elementi di base
di una cella fotovoltaica che si spera possa portare a un
metodo più efficiente per convertire la luce il corrente
elettrica.
Secondo quanto riferito sulla rivista “Science”,
i ricercatori hanno prodotto, testato e misurato una
semplice cella solare denominato fotodiodo, costituito da un
singolo nanotubo di carbonio.
Nell'articolo, Paul McEuen e Jiwoong Park, docenti di
chimica e biologia, descrivono in che modo il loro
dispositivo converte la luce in elettricità grazie a un
processo estremamente efficiente che amplifica la quantità
di corrente elettrica che fluisce. Il processo potrebbe
dimostrarsi importante per la prossima generazione di celle
solari ad alta efficienza.
"Non stiamo solo cercando un nuovo materiale, ma abbiamo
realizzato un dispositivo effettivamente funzionante”, ha
commentato Nathan Gabor, della McEuen.
I ricercatori hanno utilizzato un nanotubo di carbonio a
parete singola di grafene per realizzare la cella solare.
Delle dimensioni di una molecola di DNA, il nanotubo è teso
tra due contatti elettrici e nelle vicinanze di due porte
elettriche, una carica positivamente e l'altra
negativamente.
Il lavoro è stato ispirato in parte da precedenti risultati
ottenuti con un diodo, un semplice transistor che permette
alla corrente di fluire in una sola direzione, utilizzando
un nanotubo a parete singola. Il gruppo della Cornell voleva
verificare la possibilità di costruire qualcosa di simile,
ma facendo incidere sul nanotubo una radiazione luminosa.
Puntando laser di differenti colori su diverse aree del
nanotubo, i ricercatori hanno così trovato che i più alti
livelli di energia fotonica avevano un effetto di
moltiplicazione sull'intensità della corrente elettrica
prodotta.
Ulteriori studi hanno mostrato che la sottile struttura
cilindrica del nanotubo di carbonio di fatto costringe gli
elettroni a fluire uno a uno. Inoltre, nel movimento nel
nanotubo essi eccitano altri elettroni inducendoli a unirsi
al flusso.
Il nanotubo, si è così scoperto, potrebbe essere una cella
fotovoltaica quasi ideale, poiché permette di produrre più
elettroni utilizzando l'energia in eccesso della luce.
Ciò rimarca la distanza con le tecnologie attuali - in cui
l'energia extra viene persa in forma di calore, e le celle
richiedono un costante raffreddamento esterno - e porta a
immaginare applicazioni di notevole efficienza, anche se il
passaggio verso le scale macroscopiche rappresenta un
problema tecnologico di notevole difficoltà. (fc)
Nuove molecole per celle
fotovoltaiche
Un gruppo di ricercatori dell'Università della Florida ha
dimostrato di poter utilizzare opportuni impulsi laser per
indurre l' energia a prendere differenti cammini nelle
molecole sintetiche considerate
Un gruppo di chimici dell'Università
della Florida ha messo a punto un metodo per ottenere
strutture molecolari in grado di "catturare" l'energia della
radiazione solare. Si tratta di un primo, promettente passo
per realizzare nuove e più efficienti celle fotovoltaiche.
"Il risultato fornisce un nuovo metodo per studiare le
interazioni luce-materia”, ha spiegato Valeria Kleiman, che
ha partecipato alla ricerca. "Consente infatti di studiare
non solo la reazione della molecola, ma anche di seguire i
meccanismi della reazione; in altre parole possiamo testare
differenti cammini di trasferimento dell'energia per trovare
quello più efficiente.”
Secondo quanto riportato sulla rivista "Science", il lavoro
era focalizzato sulle molecole note come dendrimeri, le cui
diverse ramificazioni consentono un efficace assorbimento di
energia.
La quantità di energia che le molecole sintetiche possono
accumulare e trasferire, tuttavia, dipende dal cammino che
la stessa energia prende attraverso la molecola. Il gruppo
della Kleiman ha dimostrato di poter utilizzare opportuni
impulsi laser per indurre l' energia a prendere differenti
cammini.
“Ciò che osserviamo è che è possibile controllare la
direzione presa dall'energia codificando differenti
informazioni negli impulsi di eccitazione”, hanno spiegato i
ricercatori.
Gli studiosi, che sono impegnati a testare ogni nuova
struttura molecolare per la sua capacità di immagazzinare
energia e trasferirla in modo efficiente, potrebbero
sfruttare ciò che la Kleiman definisce "un nuovo strumento
spettroscopico per identificare velocemente le strutture più
promettenti che potrebbero preludere a interessanti
applicazioni nel campo dei dispositivi fotovoltaici". (fc)
Tratti da scienze.espresso.repubblica.it
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Il gallo fotovoltaico: l’ecologia sposa la tecnologia
- Italy, Milano, 18/06/2009
Il Politecnico di Milano ha inventato il “gallo
fotovoltaico”, strumento che misura le prestazioni dei
pannelli fotovoltaici.
Grazie a questa invenzione sarà possibile capire quale sia
la tipologia di pannello più adatta in relazione al luogo e
al clima.
In un periodo di crisi economica
e perché no, ambientale, può essere utile prendere in
considerazione, anche solo per qualche istante, l’utilizzo
di un’energia più pulita ed ecologica.. Si tratta
dell’energia solare, sfruttata dai cosiddetti pannelli
fotovoltaici per ottenere energia elettrica. I meno esperti
del settore, desiderosi di sperimentare questa verde
alternativa energetica a casa propria, potranno usufruire
del lavoro svolto dal Politecnico di Milano. L’università
milanese ha infatti individuato un metodo per capire quale
sia il migliore pannello fotovoltaico da installare a
seconda del luogo in cui ci troviamo. L’invenzione si chiama
“gallo fotovoltaico”, parente del veterano galletto che da
secoli ci indica la direzione del vento stando sul cucuzzolo
di case e fattorie.
Il gallo fotovoltaico, conscio della propria natura, si
sveglia all’alba per misurare le prestazioni di diversi
pannelli fotovoltaici, analizzando parametri quali potenza,
tensione e corrente elettrica. Lo strumento provvede poi a
registrare i dati ambientali, come irradiazione solare e
temperatura, prontamente trasmessi al valutatore, che li
compara e individua il sistema con le migliori prestazioni.
Il risultato delle rilevazioni è poi inviato al proprietario
via wireless o gsm. Così chi abita in riva al mare saprà di
dover istallare un pannello differente rispetto a quello che
istallerà l’amico che abita in montagna o in città.
Chi volesse comprare questo geniale strumento sarà felice di
sapere che il galletto si alimenta della stessa energia
solare utilizzata dai pannelli e che per trasportarlo,
completo di tutte le sue componenti, basta una semplice
valigia trolley.
By Linda Imperiali - Tratto da: datamanager.it
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Un nuovo record di efficienza
Una lastra ultrasottile di ossido di alluminio riduce le
perdite di energia in superficie. Il primato olandese è
stato annunciato alla conferenza di San Diego (CAL, USA).
I ricercatori della
Eindhoven University of Technology sono riusciti a
implementare l'efficienza delle celle solari, passando dal
21,9 al 23,2 per cento. Se un miglioramento di poco più
dell’1 per cento (in termini assoluti) può apparire modesto,
in realtà consentirà ai produttori di aumentare notevolmente
le prestazioni dei dispositivi ammortizzando i costi.
Lo studio è stato condotto dal fisico Bram Hoex in
collaborazione con il
Fraunhofer Institute e presentato durante la più
importante conferenza statunitense sull’energia solare,
tenutasi a San Diego (California) lo scorso 14 maggio.
Una maggiore efficienza delle
celle è una delle strade per ridurre i costi dell’energia
solare. Soprattutto per quelle nazioni in via di sviluppo
che di luce solare, almeno, sono ricche.
L'aumento di efficienza del 6 per cento in termini relativi
è stato ottenuto tramite l’inserimento di uno strato
ultrasottile – circa 30 nanometri – di ossido di alluminio
sulla faccia anteriore della cella di cristallo di silicio.
Questa lastra ha un'altissima quantità (mai raggiunta
finora) di cariche negative e le normali perdite di energia
in superficie vengono così quasi interamente eliminate.
Secondo i ricercatori, la cella messa a punto da Hoex
implicherà una significativa riduzione nel prezzo di
produzione dell’elettricità solare. Parte del progetto di
ricerca è stato finanziato da tre ministeri olandesi: Affari
Economici, Educazione, Cultura e Scienza, e Ambiente. (g.f.)
Ulteriore Record d'efficienza dei pannelli
Fotovoltaici
La tecnologia multigiunzione ha
permesso di convertire in elettricità il 40% della luce
solare. Un risultato mai raggiunto prima, ma i costi sono
ancora alti.
Il 40 per cento della luce
solare catturata trasformata in energia elettrica. Con
questo tasso di conversione, mai raggiunto prima in Europa,
un nuovo tipo di celle solari messo a punto nell’ambito del
progetto “Fullspectrum”
potrebbe rappresentare una svolta nel settore del
fotovoltaico.
La tecnologia in questione, denominata “multigiunzione”,
esiste già da alcuni anni e impiega diversi materiali - fra
cui gallio, fosforo, indio e germanio -, e consente di
catturare un maggior numero di fotoni rispetto a quanto
possibile con le celle convenzionali a base di silicio.
La tecnologia tradizionale, infatti, permette di convertire
al massimo il 17 per cento della luce solare. Con le nuove
celle a multigiunzione sperimentate dai ricercatori europei
è stato ora raggiunto un tasso di conversione del 39,7 per
cento, che ha migliorato di due punti percentuali il
precedente record europeo ottenuto con questa tecnologia.
I pannelli costruiti con questo
tipo di celle sono piuttosto costosi e finora sono
stati impiegati soltanto per applicazioni nello Spazio.
Secondo i ricercatori, però, i costi possono essere ridotti
inserendo le celle in speciali pannelli dotati di lenti che
concentrino la luce solare, moltiplicando anche di mille
volte il flusso di fotoni.
“L’alta efficienza di conversione”, afferma Andreas Bett del
Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, partner
del progetto, “rende possibile la competitività sul mercato
delle tecnologie di ultima generazione e un ulteriore
ribasso dei costi per la produzione di energia elettrica
dalla luce solare”.
Il progetto, finanziato dalla
Commissione Europea con 8,4 milioni di euro (su un totale di
14,7) e avviato nel 2003, ha visto la partecipazione di 19
centri di ricerca pubblici e privati appartenenti a diversi
paesi, con il coordinamento della
Universidad Politécnica di Madrid. La commissione
europea ha finora investito più di 105 milioni per la
ricerca sull'energia dal fotovoltaico dall'inizio del Sesto
Programma Quadro (2002), in vista dell'obiettivo fissato
per il 2020, momento in cui il 20 per cento dell'energia
totale prodotta in Europa dovrà derivare da fonti
rinnovabili.
Per questo motivo, la Solar Europe Industrial Initiative ha
di recente alzato il contributo previsto per il fotovoltaico
dal 3 al 12 per cento. Un aumento che si dovrebbe tradurre
nell'istallazione di pannelli per 400 Gigawatt di capacità
di picco (il 40 per cento in più rispetto alla situazione
attuale).
Nel 2006 i pannelli installati hanno prodotto lo 0,1 per
cento della richiesta di elettricità in Europa. (s.s.)
Tratti da: galileonet.it
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Celle fotovoltaiche sempre
più efficienti
Il risultato è stato raggiunto prolungando il cammino
della radiazione all'interno dello strato di silicio
Un nuovo metodo per aumentare la efficienza delle celle
fotovoltaiche viene ancora una volta dagli Stati Uniti, ma
questa volta il risultato è stato raggiunto grazie a una
simulazione al computer seguita da test di laboratorio,
grazie al lavoro dei fisici e ingegneri del
MIT di Boston.
Utilizzando infatti la
modellizzazione di un’enorme gamma di tecniche avanzate di
produzione di chip, gli studiosi sono riusciti ad
applicare un rivestimento antiriflesso sulla sua parte
frontale e una combinazione di rivestimenti riflettenti
multistrato a formare una griglia di diffrazione sulla parte
posteriore di film ultrasottili in silicio, arrivando a
calcolare una potenza in uscita che rende conto di una
efficienza che si avvicina al 50 per cento.
Gli strati attentamente progettati e deposti sulla parte
posteriore della cellula determinano un più lungo cammino di
riflessione della luce all’interno dello strato di silicio,
lungo il quale la radiazione luminosa ha più tempo per
depositare la sua energia e quindi per produrre corrente
elettrica.
“Senza questi rivestimenti, infatti, la luce verrebbe
semplicemente riflessa e dispersa nell’aria circostante", ha
spiegato Peter Bermel, fisico del
MIT che ha partecipato alla realizzazione del progetto.
"Uno dei punti critici in questo tipo di ricerche – ha
continuato il ricercatore – è quello di assicurare che
qualunque raggio di luce che entri nello strato percorra un
lungo cammino all’interno del silicio: il problema è quanto
a lungo ciò avvenga prima che sia assorbito e prima che
investa un elettrone producendo una corrente elettrica.”
Le prestazioni simulate si sono rivelate significativamente
migliori di quelle di qualunque altra struttura arrivando,
per film spessi 2 micron a un’efficienza del 50 per cento
nella conversione della radiazione solare in elettricità",
ha commentato Lionel Kimerling, che ha diretto alla ricerca.
“La simulazione, successivamente, è stata verificata grazie
a test di laboratorio a scala reale, confermando le
previsioni al computer e l’importanza di una risultato che
potrebbe avere notevoli applicazioni industriali.”
Il gruppo del MIT presenterà le
conclusioni dello studio al prossimo convegno della
Materials Research Society degli Stati Uniti che si terrà a
Boston, mentre un articolo di resoconto è già stato
accettato per la pubblicazione dalla rivista "Applied
Physics Letters". (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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Una nanostruttura per
incrementare la conducibilità elettrica
Il risultato potrebbe consentire di realizzare pannelli
fotovoltaici sufficientemente spessi da assorbire la luce
solare con minime perdite energetiche
Superando un problema critico per la conducibilità dei
dispositivi a basso impatto ambientale, i ricercatori del
Boston College hanno sviluppato una nanostruttura in titanio
che, dotata di una superficie molto estesa, si è dimostrata
molto efficiente nel trasporto di elettroni.
Il risultato potrebbe consentire di realizzare pannelli
fotovoltaici sufficientemente spessi da assorbire la luce
solare con minime perdite energetiche. Per ottenere il
risultato, Dunwei Wang, chimico del
Boston College, ha integrato due semiconduttori al
titanio in un struttura a nanoscala, migliorando la capacità
di raccogliere energia di circa il 33 per cento, secondo
quanto riferito sulla versione online del “Journal of the
American Chemical Society”.
Con il suo gruppo, lo studioso è riuscito a raggiungere
un'efficienza di picco della conversione del 16,7 per cento
nello spettro ultravioletto, contro un valore del 12 per
cento di una struttura composita tradizionale di biossido di
titanio (TiO2).
Secondo Wang, questi miglioramenti nell'efficienza
potrebbero trovare applicazione nell'elettrolisi dell'acqua,
ambito in cui i catalizzatori a semiconduttore si sono
dimostrati utili per separare e immagazzinare idrogeno e
ossigeno allo stato gassoso.
“L'attuale sfida nell'elettrolisi dell'acqua è quella di
riuscire a catturare meglio i fotoni all'interno del
materiale semiconduttore, nonché trasportarli per produrre
idrogeno”, ha commentato Wang. "Per gli usi pratici in
questo campo, è desiderabile generare ossigeno e idrogeno
separatamente. Per questo, è di grande importanza disporre
di una buona conducibilità elettrica, che permette di
raccogliere elettroni nella regione in cui si genera
l'ossigeno e di trasportarli nella camera di generazione
dell'idrogeno”.
Il
biossido di titanio ha un ruolo preminente nella ricerca
sull'elettrolisi dell'acqua per le sue proprietà
catalitiche. Tuttavia, il suo assorbimento della luce è
confinato allo spettro ultravioletto e il materiale è anche
un conduttore relativamente cattivo.
Wang e colleghi hanno iniziato facendo crescere una
nanostruttura di di siliciuro di titanio (TiSi2), un
semiconduttore capace di assorbire luce solare e un
materiale in grado di fornire una struttura robusta con una
estesa superficie critica per l'assorbimento di fotoni. Un
rivestimento in biossido di titanio ha poi conferito le
ricercate proprietà di catalisi. (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it - 04/03/2009
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Il
fotovoltaico al
silicio,
Obsoleto ed inefficiente ? -
Effetto
fotovoltaico
Il
governo spende malissimo le
risorse di cui dispone
Rimini, 18 gen. - Supponiamo di
acquistare un
pannello solare da 4 mq per la produzione di
acqua calda sanitaria e per l’integrazione al riscaldamento
e supponiamo che produca in un anno circa 5.000 kWh di acqua
calda, che funzioni 30 anni e che costi installato 2.300 €.
Significa che ogni euro investito produrrà circa 65,22 kWh.
Supponiamo ora di acquistare un pannello solare fotovoltaico
da 3 kWp al silicio per la produzione di energia elettrica
da inserire in rete.
Supponiamo che produca in un anno circa 3.900 kWh di energia
elettrica, che funzioni 30 anni e che costi installato
15.000 €.
Significa che ogni euro investito produrrà circa 7,8 kWh.
Ovviamente non sono confrontabili direttamente i kWh di
acqua calda con quelli di energia elettrica, ma è ugualmente
possibile effettuare qualche ragionamento. Con l’impiego del
pannello solare ad acqua risparmio del combustibile fossile;
ipotizziamo del metano. Quel metano risparmiato se lo uso
per produrre dell’energia elettrica con una centrale
turbogas posso ipotizzare di ottenere per il 50% energia
elettrica, per il 20% energia termica per teleriscaldamento
ed il resto perdite. Con una piccola semplificazione posso
cioè considerare, a vantaggio della contabilità del
fotovoltaico, un fattore 0,6 per comparare i due pannelli.
Devo quindi confrontare i 7,8 kWh “fotovoltaici” con
0,6*65,22 = 39,13 kWh “termici”. Il rapporto è circa 5.
Significa, tradotto in italiano, che un euro investito nel
solare termico fa risparmiare un quantitativo di
combustibili fossili 5 volte maggiore rispetto allo stesso
euro investito nel “fotovoltaico” al silicio.
È come se andassimo al supermercato e trovassimo un’offerta
folle “PRENDI 1 PAGHI 5”.
Finché lo Stato non è intervenuto, infatti, si sono guardati
bene tutti quanti dal cadere nel tranello; poi sono arrivati
Beppe Grillo e Pantalone che non hanno resistito alla
tentazione di cadere nella demagogia: è stato introdotto il
“conto energia” con il quale la collettività si è fatta
carico di rendere conveniente ciò che conveniente non è, né
economicamente, né ambientalmente (anche se avessimo il
bilancio dello Stato in ordine non avrebbe alcun senso
investire sull’attuale fotovoltaico perlomeno fino alla
saturazione del solare termico). Ogni volta che vedo un
pannello fotovoltaico finanziato con il “conto energia” mi
si spezza il cuore, in quanto tecnico ambientalista, mi si
assottiglia il portafoglio, in quanto cittadino e prego per
l’anima di chi ha concepito questa truffa, in quanto
cristiano.
Tutt’altro ragionamento va fatto per la ricerca. Quelli si
che sono soldi spesi bene ! (1)
Il “fotovoltaico” è senz’altro interessante in prospettiva;
una volta preso atto finalmente che il silicio amorfo, poli
e monocristallino è sempre e comunque obsoleto si potrà
cominciare a fare le cose seriamente. Infatti le ricerche
sono numerosissime e promettenti ovunque. Già si comincia a
sentir parlare di prezzi ridotti ad un quinto. Così i conti
tornerebbero !
Il fotovoltaico potrà così beneficiare, come tutte le altre
fonti rinnovabili e non inquinati, dei semplici certificati
verdi.
La scelta del governo, così come quelli degli altri paesi,
di finanziare in maniera abnorme una tecnologia fallimentare
ed obsoleta risulta comunque inqualificabile. La tesi che la
scelta del governo italiano è corretta perché da moltissimi
anni l’ha fatta anche il governo tedesco mi indispone molto:
in ogni caso, tedeschi o non tedeschi, equivale a
finanziare, oggi, a 10 milioni di lire cadauno, l’acquisto
di PC con processore 286. Aveva un senso effettuare quella
spesa 20 anni fa quando non c’erano alternative e bisognava
comunque imboccare quella strada. Oggi proprio non ce l’ha:
con quella cifra acquisto 20 PC assai più performanti. Chi
sostiene che il fermento nella ricerca è determinato dal
“conto energia” commette un tragico errore; c’è qualcuno che
pensa che quando il fotovoltaico competitivo sarà
disponibile gli Stati continueranno a sprecare le risorse
nei vari “conti energia”?
La risoluzione è semplice: dare al fotovoltaico obsoleto
solo i certificati verdi e dirottare le ingentissime risorse
risparmiate nella ricerca; dal fotovoltaico innovativo, al
solare termico a bassa temperatura (< di 250°C), alla
fusione fredda.
Il pannello fotovoltaico al silicio, finanziato con il
“conto energia”, starà li per molti anni a ricordare alle
nuove generazioni fino a che punto può arrivare
l’incompetenza del governo.
By Lino Rossi – Tratto da: voceditalia.it
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Nuovi e recenti
Pannelli solari -
Effetto fotovoltaico
Pannelli solari più economici grazie ai
pigmenti del
mirtillo. Eliminato il silicio. Costerà meno
produrli ed installarli
Cellule fotovoltaiche organiche messe a punto al
dipartimento di ingegneria elettronica all'università romana
di Tor Vergata. Peccato solo che non profumino di mirtillo.
Altrimenti le celle fotovoltaiche organiche oltre a
rivoluzionare il mondo dei pannelli solari aiuterebbero a
coprire la puzza di smog nelle nostre città.
Possono infatti utilizzare come elemento
attivo pigmenti presi dai frutti di bosco e a differenza dei
normali pannelli solari oggi in commercio hanno eliminato
del tutto il silicio. Costerà meno produrli e istallarli
quindi, ma soprattutto avranno la forma di fogli flessibili
o di lastre di vetro semi trasparenti. Un domani quindi
potranno essere "stesi" sopra i palazzi, funzionare come
copertura per le tende della protezione civile, essere parte
delle finestre di un edificio o dei cristalli di una
vettura.
"La quasi totalità dei pannelli solari in
commercio è costituta da pannelli in silicio che
restituiscono il 15% circa dell'energia solare che ricevono",
spiega Thomas Brown, scienziato anglo-italiano che assieme a
Aldo Di Carlo, Andrea Reale e Franco Giannini dirige il Polo
per il Fotovoltaico Organico del Lazio presso il
Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Università di
Roma Tor Vergata, "quindi per soddisfare le esigenze di
un utente medio occorre installare pannelli su aree molto
estese. Ma il vero problema sono i costi di fabbricazione e
di produzione che ne rendono problematica la diffusione in
assenza di incentivi statali. Senza dimenticare che il
prezzo del silicio ad alta purezza non è destinato a
scendere considerando la scarsità dell'offerta".
Ma c'è appunto un alternativa, una strada che
la comunità scientifica sta indagando dai primi anni '90 per
ridurre i costi tanto della produzione che
dell'istallazione. Una tecnologia capace di produrre
pannelli solari utilizzando come supporto due strati di
plastica o di vetro che al loro interno contengono una
pellicola sottile di materiale organico semiconduttore.
Con
un costo stimabile meno della metà di un pannello al
silicio.
Di celle del genere ne esistono di due tipi:
quelle ibride (organico/inorganico) e quelle totalmente
organiche.
Alla base viene utilizzato un processo molto simile alla
fotosintesi clorofilliana, con una miscela di materiali in
cui il pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri
componenti estraggono la carica per produrre elettricità.
Il problema, almeno per ora, è l'efficienza e
la durata. "Le celle solari completamente organiche
raggiungono una efficienza massima del 4% in laboratorio",
spiega Brown. "Quelle ibride invece sono più vicine a una
maturazione tecnologica e quindi allo sfruttamento
commerciale perché durano di più e l'efficienza è del 10%
circa, tanto che aziende come la Konarka Technologies,
DyeSol, Aisin Seki, Hitachi, e Sharp, stanno investendo
grosse risorse nello sviluppo di questo settore".
Stando alle previsioni nel giro di qualche
anno l'efficienza verrà ulteriormente migliorata, compresa
quella delle celle completamente organiche, anche perché i
vantaggi sono davvero tanti rispetto ai pannelli solari di
oggi. "Basta pensare alle applicazioni", conferma
Brown. "Essendo arrotolabili e facili da portare
diventeranno ad esempio una risorsa preziosa in caso di
disastri naturali. Ed è solo uno dei tanti impieghi
possibili".
Insomma il futuro per quel che riguarda
l'energia pulita è nell'organico e per una volta l'Italia
non rimarrà indietro.
La prima applicazione pratica ?
Sull'isola di Ventotene nel 2008 quando verranno istallati i
primi pannelli basati su questa nuova tecnologia.
By Jaime D'Alessandro - 29-12-2006 - Fonte:
repubblica.it
Commento NdR: con un
trattamento speciale dei pannelli fotovoltaici al silicio,
che e' possibile fare sulla superficie ove arrivano i raggi
solari, e' possibile aumentare il loro rendimento dal 14-15
% al 28-30% e piu', a seconda del tipo di pannello
installato.
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Pannelli solari ai frutti di Bosco - Ricoperti di
polimeri a base di
antocianine, i pigmenti che danno il
colore rosso a more e
mirtilli sono più economici e meno
inquinanti del silicio.
Non saranno rossi o blu, e
nemmeno profumeranno di more o mirtilli, ma promettono di
essere più economici e meno inquinanti dei modelli attuali.
Sono i pannelli solari a base di antocianine, i pigmenti che
danno il colore rosso ai frutti di bosco. A metterli a punto
sono stati i ricercatori dell'Università di Tor Vergata,
Roma, Italy.
«Sono ricoperti da una miscela
di materiali che sfruttano l'energia del Sole, in un
processo per la produzione di energia simile alla
fotosintesi clorofilliana delle piante» spiega Franco
Giannini, docente di elettronica a TorVergata.
Una delle prime applicazioni è
il progetto «Ventotene isola a emissioni zero»: i pannelli
ecologici saranno utilizzati per generare corrente destinata
ai servizi pubblici dell'isola, come l'illuminazione. Senza
rilasciare un solo grammo di anidride carbonica.
Le celle realizzate con
materiali organici (le antocianine o i complessi proteici
estratti dagli
spinaci) oppure plastici sono l'ultima
frontiera della ricerca sui pannelli fotovoltaici,
tradizionalmente costruiti con silicio (monocristallino,
policristallino o amorfo).
Questi sistemi innovativi hanno almeno due vantaggi: sono
più adattabili e costano poche decine di euro. Inoltre la
loro capacità di convertire la luce solare in energia sta
crescendo: possono trasformare il 10 per cento dei raggi
solari ricevuti in corrente elettrica; quelli che utilizzano
pellicole di polimeri arrivano al 6,5 per cento, come ha
dimostrato un recente esperimento condotto da Somenath
Mitra, chimico all'Università del New Jersey. «Un giorno i
proprietari di casa saranno in grado di riprodurre queste
celle solati usando stampanti domestiche» ha osservato
Mitra.
Secondo le previsioni, fra tre
anni il mercato globale dei pannelli fotovoltaici avrà un
valore di 34 miliardi di dollari. E i pannelli organici
promettono di diventare competitivi. Quelli che sfruttano le
proprietà del silicio (con rendimenti tra il 14 e il 17 per
cento per le applicazioni commerciali e fino al 40 per gli
impieghi nello spazio) hanno infatti costi elevati: bisogna
investire 100 milioni di dollari per ottenere 1.000
tonnellate di silicio policristallino, perché sono necessari
processi chimici che richiedono grandi quantità di energia e
un'alta intensità di capitale.
By Luca Dello -
Tratto da: Panorama n° 40 ott. 2007
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Pannelli solari fotovoltaici avvolgibili come Carta
Basta applicare una pellicola su
una parete o su di un tetto per ottenere elettricita' dal
sole, secondo la Nanosolar, i suoi pannelli sono piu'
efficienti dei tradizionali al silicio. il processo
produttivo delle celle ultrasottili e' simile alla stampa a
getto d'inchiostro: il liquido e' formato da molecole di
semiconduttori (rame, indio, gallio, selenio) assemblate
mediante nanotecnologie in grado di formare una pellicola
che converte la luce in eletttricita'.
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La produzione di energia e
il risparmio di combustibile
La
quantità di energia prodotta da un impianto fotovoltaico di taglia
assegnata dipende fortemente dalle condizioni climatiche (essenzialmente
irraggiamento e temperatura) della località in cui esso è installato.
In pratica la potenzialità energetica di una certa località viene
espressa per mezzo dell'insolazione media annua, che fornisce la quantità
di energia solare che nell'arco di un anno incide su una superficie di 1
m2.
Questa grandezza viene di solito misurata in "ore annue di
insolazione equivalente": queste rappresentano il numero di ore di
insolazione nell'arco dell'anno riportate alla condizione di
irraggiamento nominale (1000 W/m²). Questa unità di misura è
particolarmente comoda perchè, nota la potenza nominale dell'impianto,
essa consente di calcolare immediatamente l'energia che esso è in grado
di produrre.
Per
esempio nell'Italia meridionale si misurano 1800 ore equivalenti di
insolazione all'anno; ciò significa che un impianto fotovoltaico della
potenza nominale di 1 kW è potenzialmente in grado di produrre 1800 kWh
all'anno. In realtà occorre tener conto del fatto che la potenza
effettiva ai morsetti dell'impianto è sempre inferiore alla sua potenza
nominale, a causa delle perdite dovute al surriscaldamento dei moduli,
ai collegamenti serie/parallelo e, infine, al rendimento del sistema di
condizionamento della potenza. T
ipicamente, la potenza di un impianto fotovoltaico è circa l'80-85% di quella nominale: di conseguenza la
producibilità effettiva di un impianto da 1 kW è di circa 1500 kWh/anno.
Questo numero consente di valutare immediatamente il risparmio di
combustibili fossili ottenibile per mezzo di un impianto fotovoltaico.
A
questo scopo basta conoscere la vita media dell'impianto, valutabile in
circa 25 anni, ed il cosiddetto "Energy Pay-Back Time - EPBT",
cioè il tempo necessario perché l'impianto produca l'energia spesa per
la sua costruzione, valutato oggi in circa 5 anni. Note queste
grandezze, l'energia netta prodotta dall'impianto può essere calcolata
moltiplicando la produzione annua di energia per la "vita
efficace" dell'impianto e cioè 25 - 5 = 20 anni.
Nel
caso in esame risulta, pertanto, che un impianto da 1 kW produce,
nell'arco della propria vita efficace 1.500 x 20 = 30.000 kWh. Dato che
per produrre1 kW elettrico occorre bruciare circa 0,25 kg di
combustibile fossile, il risparmio complessivo risulta di 30.000 x 0,25
= 7.500 kg di combustibile ovvero 7.5 tep.
I
costi e i benefici nascosti
Fra
tutti i fattori che determinano il grado di penetrazione del
fotovoltaico nel mercato energetico, il costo degli impianti e
dell'energia che essi producono è senz'altro uno dei più importanti,
se non il più importante addirittura. Infatti, dal punto di vista
dell'utente che può scegliere fra diverse fonti di energia, sia
convenzionali, sia rinnovabili, una buona parte dei vantaggi indiretti
offerti dal fotovoltaico - per esempio, il carattere
"nazionale" della fonte e il suo ridottissimo impatto
ambientale - appaiono come elementi secondari rispetto al problema
centrale del costo.
Sotto
questo aspetto, il fotovoltaico appare addirittura penalizzato rispetto
alle fonti convenzionali: infatti, in assenza di adatti incentivi
pubblici capaci di monetizzare a vantaggio dell'utente i vantaggi
sociali offerti dalla tecnologia, il fotovoltaico si trova a dover
competere con tecnologie, come quelle del carbone, del petrolio o del
nucleare, le quali, pur essendo assai più onerose in termini di costi
sociali, non addebitano tali costi all'utente, ma di fatto, tacitamente
li scaricano sulla collettività.
Il
problema è estremamente importante ed è stato analizzato in modo
approfondito in uno studio eseguito dal Fraunhover Gesellschaft -
Institut fur Solarenergiesysteme (FhG-ISE) di Friburg, per conto
dell'Unione Europea.
Il
lavoro del FhG-ISE fa riferimento alla situazione sistente nella
Germania Federale nel 1984 e prende in considerazione la produzione di
impianti termoelettrici, convenzionali o nucleari.
Le conclusioni dello
studio dimostrano che, anche utilizzando i criteri di valutazione molto
prudenziali, i costi sociali
medi associati all'uso di combustibili fossili sono dell'ordine
di 0,07 DM/kWh, mentre quelli associati al nucleare sono di 0,15 DM/kWh.
In lire Italiane correnti (1995) ciò significa che queste tecnologie
sono gravate di un costo "nascosto", pagato - spesso
inconsapevolmente - dalla collettività di circa 80 Lit/kWh in un caso e
di circa 180 Lit/kWh nell'altro: ciò equivale a raddoppiare il costo
sostenuto dall'utente per godere dell'energia elettrica.
Il
costo del chilowattora fotovoltaico
Il
costo dell'energia prodotta da un impianto fotovoltaico può essere
calcolato con la stessa metodologia usata nel caso degli impianti
convenzionali. Secondo il metodo comunemente adottato dalle Aziende
elettriche, il costo dell'energia viene diviso in due parti: un costo
fisso, dovuto all'investimento iniziale necessario per la costruzione
dell'impianto, ed un costo variabile, dovuto alle spese per il
funzionamento e la manutenzione dell'impianto. I costi variabili
includono di solito le spese per il personale, il combustibile e le
parti di ricambio; nel caso del fotovoltaico, naturalmente, la voce
combustibile è assente.
In
formule si può scrivere:
Costo kWh = ( A x I + E ) / N
in cui
A =
Fattore di attualizzazione dell'investimento
I
= Costo dell'investimento
E
= Costo di esercizio e manutenzione
N
= Numero di kWh prodotti dall'impianto in un anno.
Il
fattore A dipende dalla durata dell'impianto - di solito stimata in 25
anni - e dal tasso di interesse reale - cioè depurato del tasso di
inflazione - posto tipicamente pari al 5%.
Sia
i costi di investimento, sia i quelli di esercizio e manutenzione
dipendono fortemente dalla taglia dell'impianto, dal tipo di
applicazione per cui esso è costruito e dalla località in cui esso è
installato: per calcolare, quindi, il costo del kWh prodotto da grandi
centrali fotovoltaiche connesse con la rete non è quindi possibile fare
riferimento ai piccoli impianti per applicazioni isolate, ma occorre
prendere in considerazione impianti simili di grande taglia del tipo
che, a scopo sperimentale e dimostrativo, sono stati realizzati in tutto
il mondo e, specialmente, negli Stati Uniti.
Tuttavia,
dato il numero limitato di esempi di riferimento, la stima dei costi
contiene ampi margini di incertezza. Attualmente, secondo l'esperienzza
americana, il costo complessivo di realizzazione di una centrale può
essere stimato in circa 11MLit/kW. Questo costo è dovuto, per circa il
60% al costo dei moduli, pari dunque a 6,5 - 7,0 MLit/kW e, per la parte
rimanente - circa 4 MLit/kW - al costo degli altri componenti del
sistema e al costo di installazione.
Quanto
ai costi di gestione, l'esperienza delle grandi centrali della
California, mostra che essi possono essere contenuti entro limiti molto
bassi, inferiori a 5 Lit/kWh.
Se
si assume una produzione annua di energia di 1.500 kWh per ogni kW di
potenza installata, la formula precedente fornisce un costo dell'energia
di circa 500 Lit/kWh. Questo costo, ovviamente, va considerato come un
valore limite, valido per gli impianti di grande taglia - superiore a 1
MW - costruiti in maniera tale da ottimizzare il rapporto costo /
prestazioni e installati in località di facile accesso.
Attualmente
questo costo è ancora lontano dalla competitività che, oggi, tenendo
conto dei costi sociali delle fonti convenzionali, può essere posta tra
150 e 180 Lit/kWh: perchè il fotovoltaico possa quindi essere
convenientemente usato per la produzione di energia su grande scala,
occorre ridurre i costi della tecnologia di circa un fattore 3.
La
riduzione del costo dovrà interessare tutti i componenti del sistema.
Per quanto riguarda le parti
non propriamente fotovoltaiche dell'impianto - inverter, strutture
meccaniche di sostegno, ecc. - non appaiono possibili particolari
innovazioni tecnologiche: una buona parte della riduzione potrà
provenire dalle economie di scala legate all'aumento dei volumi di
produzione.
Diversa
appare la situazione per quanto riguarda i moduli: la riduzione di
costo, in questo caso, sembra possibile solo a fronte di tecnologie
innovative ("break-through tecnologico") relative sia ai
materiali, sia ai processi di fabbricazione; questi ultimi, in
particolare, dovranno svilupparsi nel senso della più completa
automazione, anche per andare incontro alle esigenze di "qualità
totale" implicite nella produzione di parti ad elevatissima
tecnologia, per le quali la resa massima costituisce un fattore di
importanza vitale.
Inoltre
appare prevedibile che, grazie all'introduzione coronata dal successo
della tecnologia dei film sottili, la riduzione di costo possa avvenire
ad un passo ancora più spedito di quanto non sia successo finora.
Tratto
da
http://members.xoom.virgilio.it/solardesign/eco_fot.html
Commento
NdR: Tecnologia solare termica "Vacuum" a prezzo
ragionevole.
Finalmente arrivano pannelli solari termici
tecnologia "Vacuum" ad un prezzo congruo al loro
valore (probabile provenienza cinese). In kit
completo, completi di staffe, anche per l'automontaggio,
a partire da 600 euro + IVA.
Sono privi di qualsivoglia parte
elettrico-elettronica soggette ad usura con
guasti e malfunzionamenti, tutto a circolazione
naturale.
Il prezzo e' tale da rendere meschino richiedere
contributi allo stato.
http://www.ecorete.it
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Nuovi impianti fotovoltaici -
Moltiplicare l'efficienza delle celle solari
L’apparecchiatura, di facile costruzione, potrebbe essere
disponibile sul mercato entro tre anni, anche integrata in
dispositivi fotovoltaici esistenti per aumentarne i
rendimenti
"La luce raccolta su una grande
area viene concentrata lungo i bordi”: così Marc A. Baldo
docente associato di ingegneria elettronica del
MIT di Boston spiga il principio di funzionamento
fondamentale di un nuovo “concentratore solare” da lui
realizzato insieme ad alcuni colleghi, che viene descritto
in un articolo sull'ultimo numero della rivista "Science".
Il dispositivo rappresenterebbe un notevole progresso per lo
sfruttamento dell’energia solare, dal momento che
permetterebbe di evitare il ricorso a costose celle solari
su un’ampia area, limitandosi ai bordi, dove la radiazione
viene concentrata, garantendo un aumento della potenza
prodotta dell’ordine del 40 per cento, secondo quanto
annunciato dagli stessi ricercatori.
Inoltre, poiché
l’apparecchiatura è di facile costruzione, potrebbe essere
disponibile sul mercato entro tre anni, anche integrata in
dispositivi fotovoltaici già esistenti per aumentarne
l'efficienza fino al 50 per cento con costi aggiuntivi
minimi e riducendo al contempo il costo di produzione
dell’energia solare.
"Il progetto utilizza alcune idee innovative per raggiungere
un livello di conversione dell’energia radiante: il
risultato dimostra l’importanza critica della ricerca di
base innovativa nell’utilizzazione dell’energia solare con
soddisfacenti rapporti costo/beneficio.”
"I concentratori solari convenzionali seguono il moto del
Sole per ottenere un’alta intensità di radiazione, spesso
utilizzando grandi specchi mobili che sono costosi da
installare e da mantenere”, scrivono gli autori su
“Science”. Inoltre, le celle solari nel punto focale devono
essere raffreddate e viene sprecato molto spazio intorno al
perimetro dell’impianto per evitare che vi siano ombre che
cadono sui concentratori.”
Per contro, il nuovo
concentratore del MIT contempla l’utilizzazione di una
miscela di due diversi coloranti: uno dei due assorbe la
luce su un certo intervallo di lunghezze d’onda, che viene
poi riemessa a lunghezze d’onda differenti e trasportata
lungo il pannello alle celle solari presenti sul bordo. (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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FOTOVOLTAICO - Centrali fai da te
In Italia sono 10mila gli
impianti di micro generazione in funzione. Così gli utenti
possono diventare produttori e distributori di energia. Con
qualche intoppo.
Non più solo consumatori ma
anche produttori e, perché no, “distributori” . È la nuova
frontiera della produzione di energia elettrica che sta
prendendo piede anche in Italia, seppur lentamente rispetto
ad altri paesi europei.
Parliamo della micro generazione diffusa: singole
abitazioni, gruppi di case o di industrie, terziario
(ospedali, centri sportivi ecc), che adottano le fonti
rinnovabili ottenendo il duplice vantaggio di risparmiare in
bolletta e rendersi energeticamente autonomi.
Non solo, anche di centrare l’obiettivo del 20-20-20 imposto
dall’Unione europea, cioè il raggiungimento entro il 2020
del 20 per cento della produzione energetica da fonti
rinnovabili, del miglioramento del 20 per cento
dell’efficienza e del taglio del 20 per cento nelle
emissioni di anidride carbonica. Che per l’Italia si traduce
in una riduzione del 13 per cento di emissioni di C02 e
l’aumento del 17 per cento dei consumi energetici da fonti
rinnovabili rispetto al 2005.
La voce principale di questa
rivoluzione è il solare fotovoltaico. Questa tecnologia
permette di trasformare la radiazione solare in energia
elettrica sfruttando le proprietà di alcuni materiali, tra
cui il silicio, un elemento semiconduttore molto usato nei
dispositivi elettronici. Gli impianti fotovoltaici sono
cresciuti nel mondo in media al ritmo del 40 per cento
all’anno negli ultimi cinque anni e, secondo le proiezioni
dell'European Photovoltaic Industry Association (Epia), nel
2030 questa tecnologia arriverà a coprire il 9,4 per cento
della produzione globale di elettricità. I dati di un
recente studio di Photon Consulting dicono che l’Italia sarà
il sesto mercato fotovoltaico entro la fine del decennio con
una capacità installata di 1.500 MW, superato solo da
Germania (6.508 MW), California (3.065), Nord America
(1.780), Spagna (2.400) e Giappone (1.600). Ciò significa
che entro il 2010 la capacità globale installata arriverà a
23 GW. Potenzialmente si stima che il fotovoltaico integrato
negli edifici in Italia potrebbe produrre fino a circa 126
TWh/anno (il 38 per cento dei consumi elettrici relativi
all’anno 2005 che sono stati pari a 329 TWh).
Un decisivo impulso a questo mercato in Italia è stato dato
dal Conto Energia, istituito con decreto legge 387/2003 nel
2005 e modificato poi nel febbraio 2007, che introduce la
possibilità di usufruire, una volta realizzato un impianto
fotovoltaico, di incentivi che verranno erogati appunto in
conto energia: il cittadino affronta autonomamente la spesa
di installazione, salvo poi rientrare dell’investimento
cedendo l’energia elettrica prodotta al Gestore dei Servizi
Elettrici (Gse) a una tariffa agevolata.
“Lo stato si impegna a riconoscere per 20 anni al
proprietario di un impianto fotovoltaico delle tariffe che
vanno da 0,36 euro a 0,49 euro per kWh a seconda
dell’integrazione architettonica e della taglia
dell’impianto”, spiega Luca Rubini, docente del dipartimento
di Meccanica ed Aeronautica dell’Università “Sapienza” di
Roma e consigliere di Ises Italia. “Queste tariffe si
applicano a tutta l’energia prodotta, indipendentemente
dalla sua vendita o consumo”.
Immaginiamo che un cittadino installi sulla propria
abitazione un impianto da 3 kW parzialmente integrato
architettonicamente: spenderà circa 20 mila euro e riceverà
dal Gse un pagamento annuale di 0,44 euro per ogni kWh
prodotto. Un impianto del genere produce 3500 kWh, quindi
facendo il calcolo, l’utente riceverà 1540 euro l’anno.
Cosa succede invece con la bolletta ? Un cittadino, che in
genere di giorno lavora, non può consumare l’energia che il
suo impianto produce durante la giornata. Si crea quindi un
esubero di energia, che l’utente può cedere alla rete e poi
riprendere quando gli serve, per esempio quando torna a casa
la sera. Questo meccanismo è definito “scambio sul posto” ed
è praticato per gli impianti tra 1 e 20 kWp dimensionati in
base ai consumi. In questo caso, la rete funge da serbatoio,
dove l’utente può ‘appoggiare’ l’energia prodotta e
riprenderla quando gli serve. Il distributore effettua un
calcolo tra la quantità immessa in rete e quella prelevata
in un anno: se il consumo è stato di 3500 kWh e l’impianto
produce 3500 kWh, allora la bolletta si azzera.
In poche parole, l’energia usata è gratuita, così oltre al
guadagno dell’incentivo c’è il risparmio, che per un
impianto del genere è 0,17 centesimi di euro per kWh. Nel
caso in cui si consumi più di quanto si produce, si paga in
bolletta la sola differenza. Se il saldo è positivo, invece,
cioè la produzione è superiore al consumo, il distributore
elettrico mette a credito per l'anno successivo l'energia in
più (credito che vale per tre anni).
C’è anche una secondo meccanismo di connessione al
distributore elettrico, definito “cessione alla rete”
(vendita), consigliato per gli impianti superiori ai 20 kW,
per esempio quelli di una grossa azienda. In questo caso,
infatti, la produzione sarà sempre molto superiore al
consumo e fare lo scambio sul posto significherebbe perdere
la convenienza. Invece questa opzione permette di vendere
tutto al gestore di rete (a un prezzo di circa 0,095 euro
per kWh) o al mercato libero. In questo caso, quindi, oltre
agli incentivi sull’energia prodotta e consumata, si ricava
il guadagno della vendita dell’energia.
Qualunque sia il meccanismo scelto, sommando incentivi e il
risparmio in bolletta (con lo scambio sul posto) o la
vendita (con la cessione alla rete), considerando il costo
iniziale di un impianto, dopo 8-13 anni è possibile
recuperare l’investimento iniziale e da lì in poi
guadagnarci. Sono molti, infatti, gli italiani che hanno
fiutato la convenienza. Secondo i dati Gse, la potenza
installata degli impianti fotovoltaici attraverso il Conto
Energia ha raggiunto oltre 100 MW su tutto il territorio
nazionale.
Diecimila gli impianti entrati in esercizio, tra vecchio e
nuovo conto energia, dei quali 4.836 sono di piccolo taglia
(compresi tra 1 e 3 kW), 4.260 medi (compresi tra 3 e 20 kW)
e 645 grandi (superiori a 20 kW). Le regioni con una
maggiore potenza installata sono Lombardia (12 MW), Puglia
(11 Mw) e Trentino Alto Adige (10 MW). Solo tre regioni, la
Valle D’Aosta, il Molise e la Liguria, non hanno ancora
installato la potenza di 1 MW. Da quanto è attivo il sistema
il Gse ha riconosciuto 20 milioni di euro in incentivi.
“Il Conto Energia ha dato grande impulso al fotovoltaico,
soprattutto nell’ultimo anno”, continua Rubini. “E’ vero che
in Italia la produzione di elettricità da fonti rinnovabili
non supera il 3 per cento e che il solare in questa
percentuale conta solo lo 0,5 contro il 2,1 dell’eolico, ma
è una tecnologia che sta prendendo piede. Grazie a queste
produzioni in loco la rete elettrica si arricchisce e si
potrebbe arrivare a coprire con le rinnovabili il 60 per
cento del bisogno energetico delle utenze residenziali.
E siccome il residenziale è un terzo del fabbisogno
nazionale, con le rinnovabili si coprirebbe il 20 per cento
dell’intero fabbisogno del paese”. Una possibilità quindi
per cambiare il sistema attuale di approvvigionamento
energetico, basato sui combustibili fossili, e abbattere le
emissioni di CO2. Non solo: la microgenerazione alleggerisce
anche la rete elettrica limitando il rischio di cali di
tensione e black out.
Non mancano dei punti critici. Prima di tutto un problema di
disponibilità di pannelli. “Gli investitori dell’industria
del silicio non riescono a far fronte alla domanda che è
superiore all’offerta, per questo i prezzi non scendono come
invece potrebbero”, conclude Rubini. “Per non parlare della
resistenza che troppo spesso il fotovoltaico ancora incontra
nel nostro paese perché considerato impattante”. E poi le
lungaggini burocratiche e una rete elettrica ancora
instabile e non pronta a reggere la bidirezionalità della
produzione. “Una volta installato l’impianto c’è il collaudo
da parte della società e solo dopo si può fare richiesta al
Gse per il riconoscimento degli incentivi. Ma a volte la
società distributrice tarda a fare il collaudo”, spiega
Mauro Gaggiotti della cooperativa EconomEtica. “Da quando si
firma l’offerta a quando viene allacciato l’impianto possono
passare dei mesi e il cittadino perde tempo utile per
rientrare della spesa sostenuta attraverso il sistema degli
incentivi”.
By Roberta Pizzolante - Tratto da: galileonet.it
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Pannelli solari sempre più
efficienti
Il risultato è stato
raggiunto prolungando il cammino della radiazione
all'interno dello strato di silicio
Un nuovo metodo per aumentare la
efficienza delle celle solari viene ancora una volta dagli
Stati Uniti, ma questa volta il risultato è stato raggiunto
grazie a una simulazione al computer seguita da test di
laboratorio, grazie al lavoro dei fisici e ingegneri del
MIT di Boston.
Utilizzando infatti la modellizzazione di un’enorme gamma di
tecniche avanzate di produzione di chip, gli studiosi sono
riusciti ad applicare un rivestimento antiriflesso sulla sua
parte frontale e una combinazione di rivestimenti
riflettenti multistrato a formare una griglia di diffrazione
sulla parte posteriore di film ultrasottili in silicio,
arrivando a calcolare una potenza in uscita che rende conto
di una efficienza che si avvicina al 50 per cento.
Gli strati attentamente
progettati e deposti sulla parte posteriore della cellula
determinano un più lungo cammino di riflessione della luce
all’interno dello strato di silicio, lungo il quale la
radiazione luminosa ha più tempo per depositare la sua
energia e quindi per produrre corrente elettrica.
“Senza questi rivestimenti,
infatti, la luce verrebbe semplicemente riflessa e dispersa
nell’aria circostante", ha spiegato Peter Bermel, fisico del
MIT che ha partecipato alla realizzazione del progetto.
"Uno dei punti critici in questo tipo di ricerche – ha
continuato il ricercatore – è quello di assicurare che
qualunque raggio di luce che entri nello strato percorra un
lungo cammino all’interno del silicio: il problema è quanto
a lungo ciò avvenga prima che sia assorbito e prima che
investa un elettrone producendo una corrente elettrica.”
Le prestazioni simulate si sono
rivelate significativamente migliori di quelle di qualunque
altra struttura arrivando, per film spessi 2 micron a
un’efficienza del 50 per cento nella conversione della
radiazione solare in elettricità", ha commentato Lionel
Kimerling, che ha diretto alla ricerca. “La simulazione,
successivamente, è stata verificata grazie a test di
laboratorio a scala reale, confermando le previsioni al
computer e l’importanza di una risultato che potrebbe avere
notevoli applicazioni industriali.”
Il gruppo del MIT presenterà le
conclusioni dello studio al prossimo convegno della
Materials Research Society degli Stati Uniti che si
terrà a Boston, mentre un articolo di resoconto è già stato
accettato per la pubblicazione dalla rivista "Applied
Physics Letters". (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
Info su:
Pratiche e Norme per richiedere impianto
Fotovoltaico
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Pannelli più economici con la plastica
Sostituire conduttori metallici
molto costosi con polimeri per realizzare celle solari più
economiche. Ci sono riusciti alcuni ricercatori di
Princeton.
Abbattere i costi dei pannelli fotovoltaici per rendere
questa tecnologia, dove e quando utile, una soluzione più
valida e accessibile per la produzione di energia elettrica.
Il modo migliore per riuscirci è, secondo i ricercatori di
Princeton (Usa), sostituire con polimeri plastici
l'ossido di indio-stagno (Ito), un materiale conduttore
molto costoso attualmente usato nella costruzione delle
celle solari.
"I polimeri conduttori sono conosciuti da molto tempo - ha
spiegato Yueh-Lin Loo, professoressa di ingegneria chimica a
Princeton e coordinatrice dello
studio pubblicato su
Pnas – tuttavia le tecniche usate per trasformarli e
renderli utilizzabili annullano la loro capacità di condurre
l'elettricità costringendoli in forme rigide". I
ricercatori sono riusciti a modellare i materiali plastici
in forme utili e, allo stesso tempo, a mantenerne la
proprietà conduttiva trattando i polimeri con l'acido
dicloroacetico una volta fatta assumere loro la forma
desiderata.
Loo
e i suoi colleghi hanno impiegato i materiali così
modificati per realizzare un transistor: hanno stampato gli
elettrodi di plastica direttamente sulla superficie stessa
del transistor. Esattamente come una stampante avrebbe fatto
con l'inchiostro su di un pezzo di carta. I ricercatori
hanno dimostrato quindi non solo che è possibile sostituire
l'ossido di indio-stagno con un materiale più conveniente,
ma anche che grazie a questo materiale potrebbe essere
possibile realizzare celle solari attraverso tecniche di
stampa semplici ed economiche.
"Polimeri plastici in grado di
condurre efficacemente l'elettricità potrebbero essere usati
anche al posto dell'Ito e di altri materiali molto costosi
nella produzione di televisori ultrapiatti, telefoni
cellulari e di diversi dispositivi elettronici", ha concluso Loo. (c.v.)
Tratto da galileonet.it
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