Pannelli solari, dalla Cina una nuova cella che cattura oltre il 95% della luce
I pannelli solari producono più energia quando ricevono la luce con un’inclinazione favorevole. Ma il Sole si sposta nel cielo durante la giornata e mantenere sempre l’orientamento ideale richiede sistemi meccanici costosi. Un gruppo di ricercatori cinesi ha studiato una soluzione diversa: modificare la struttura delle celle solari in perovskite per catturare efficacemente la luce anche quando arriva di lato.
Il risultato delle simulazioni è interessante: il nuovo progetto raggiunge un assorbimento della luce superiore al 95% con angoli di incidenza compresi tra 0 e 50 gradi. La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Solar Energy, suggerisce che in futuro alcuni impianti potrebbero ridurre la dipendenza dai meccanismi che inseguono il Sole. Attenzione però: si tratta di risultati ottenuti con simulazioni tridimensionali, non di pannelli commerciali già testati sui tetti.
Perché i pannelli solari perdono efficienza quando cambia l’angolo della luce
La luce solare non colpisce sempre un pannello perpendicolarmente. L’inclinazione cambia con l’ora, la stagione e la posizione geografica. Nelle celle tradizionali, una parte maggiore della luce può essere riflessa o attraversare la struttura senza essere sfruttata quando l’angolo di incidenza diventa sfavorevole.
Per limitare queste perdite, alcuni grandi impianti fotovoltaici utilizzano inseguitori solari: supporti motorizzati che ruotano i moduli durante la giornata. Sono efficaci in molte situazioni, ma richiedono spazio, manutenzione, componenti meccanici e investimenti aggiuntivi. Per i pannelli integrati negli edifici o in installazioni particolarmente compatte, non sempre sono una scelta pratica.
I ricercatori hanno quindi affrontato il problema direttamente all’interno della cella. L’obiettivo non era far ruotare il pannello, ma progettare una superficie capace di gestire meglio i raggi provenienti da direzioni differenti.
La soluzione cinese: una struttura emisferica che cattura la luce da più angolazioni
Il progetto utilizza una particolare architettura emisferica a nucleo e guscio, con una superficie frontale testurizzata che ricorda un cono arrotondato. Questa geometria permette alla luce incidente di essere diffusa e distribuita all’interno dello strato fotoattivo in modo più uniforme.
Il principio sfrutta anche particolari fenomeni ottici chiamati risonanze di Mie ibride, che favoriscono l’interazione della radiazione con la struttura. In parole semplici, invece di lasciare che i raggi provenienti di lato vengano in gran parte persi, la cella cerca di trattenerli più efficacemente al proprio interno.
La geometria emisferica è stata studiata anche per migliorare il percorso delle cariche elettriche generate dalla luce. Percorsi di trasporto più simmetrici possono facilitare la raccolta delle cariche e limitare le perdite dovute alla ricombinazione di elettroni e lacune, un fenomeno che riduce l’energia effettivamente recuperabile.
Leggi anche:
Assorbimento oltre il 95%: cosa significano davvero i numeri
Secondo i risultati delle simulazioni tridimensionali, la struttura mantiene un assorbimento ottico superiore al 95% per angoli di incidenza da 0 a 50 gradi. I ricercatori riportano inoltre una densità massima di potenza di 28,25 mW/cm² e una varianza della potenza in uscita pari a 0,02 nel modello esaminato.
Questi numeri non significano che un pannello solare trasformi il 95% della luce in elettricità. Assorbimento ottico ed efficienza di conversione energetica sono due grandezze diverse: una cella può assorbire molta radiazione ma perdere parte dell’energia durante la separazione e la raccolta delle cariche.
Il dato più rilevante è la capacità teorica di mantenere una risposta ottica elevata quando cambia la direzione dei raggi. Se confermata sperimentalmente, questa proprietà potrebbe aiutare a rendere la produzione di energia più stabile senza ricorrere necessariamente a dispositivi mobili.
Perché si punta sulle celle solari in perovskite
Le perovskiti sono una famiglia di materiali molto studiata nel fotovoltaico perché possono assorbire efficacemente la luce e, in prospettiva, essere lavorate con processi produttivi meno costosi rispetto ad alcune tecnologie convenzionali. Le migliori celle sperimentali hanno già raggiunto efficienze di conversione elevate, ma portare questi risultati fuori dal laboratorio resta una sfida.
Tra i problemi ancora aperti ci sono la stabilità nel tempo, la resistenza a umidità e calore, l’affidabilità dei materiali e la possibilità di fabbricare strutture complesse in grandi quantità. Anche il nuovo design cinese dovrà confrontarsi con questi ostacoli.
Una superficie microscopica capace di catturare la luce da più direzioni è promettente sulla carta, ma deve dimostrare di poter essere prodotta a costi competitivi e di mantenere le proprie prestazioni dopo anni di esposizione alle condizioni atmosferiche.
Pannelli senza inseguitori solari: quando potrebbero arrivare
Il lavoro suggerisce una strada per ottenere celle fotovoltaiche meno sensibili all’angolo della luce, una caratteristica potenzialmente utile per facciate, tetti e altre superfici sulle quali installare inseguitori meccanici sarebbe difficile.
Non è però possibile indicare una data di commercializzazione o un risparmio preciso in bolletta: lo studio presenta un progetto verificato tramite simulazioni, non un prodotto pronto per il mercato. Serviranno prototipi fisici, misurazioni indipendenti, test all’aperto e valutazioni dei costi industriali.
Il contributo più importante della ricerca è mostrare che l’efficienza di raccolta della luce può essere migliorata anche lavorando sulla forma e sull’architettura della cella, invece di concentrarsi esclusivamente sui materiali o sull’orientamento del pannello. È una possibilità concreta da esplorare, senza confonderla con una rivoluzione fotovoltaica già disponibile.
Ti potrebbe interessare:
Segui guruhitech su:
- Google News: bit.ly/gurugooglenews
- Telegram: t.me/guruhitech
- Facebook: facebook.com/guruhitechfb
- Instagram: instagram.com/guruhitech_official/
- X (Twitter): x.com/guruhitech1
- Bluesky: bsky.app/profile/guruhitech.bsky.social
- Rumble: rumble.com/user/guruhitech
- VKontakte: vk.com/guruhitech
- MeWe: mewe.com/i/guruhitech
- Skype: live:.cid.d4cf3836b772da8a
- WhatsApp: bit.ly/whatsappguruhitech
Esprimi il tuo parere!
Ti è piaciuta questa notizia? Lascia un commento nell’apposita sezione che trovi più in basso e se ti va, iscriviti alla newsletter.
Per qualsiasi domanda, informazione o assistenza nel mondo della tecnologia, puoi inviare una email all’indirizzo [email protected].
Scopri di più da GuruHiTech
Abbonati per ricevere gli ultimi articoli inviati alla tua e-mail.