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Celle solari più efficienti
Cambiando il modo in cui vengono realizzati i tradizionali pannelli solari in silicio, Day4 Energia , una startup con sede a Burnaby, nella Columbia Britannica, ha trovato un modo per tagliare il costo dell'energia solare del 25%, afferma George Rubin, presidente dell'azienda.
Cellule migliori: Un nuovo design per i pannelli solari (in alto) ne migliora l'efficienza. Ogni pannello è costituito da array di celle solari quadrate. Una cella solare convenzionale (in basso) richiede contatti d'argento spessi che bloccano la luce e riducono le prestazioni della cella. Il nuovo design utilizza un nuovo elettrodo che elimina questi contatti d'argento.
L'azienda ha sviluppato un nuovo elettrodo che, insieme a una struttura delle celle solari ridisegnata, consente ai pannelli solari di assorbire più luce e di funzionare a una tensione più elevata. Ciò aumenta l'efficienza dei pannelli solari in silicio multicristallino da uno standard industriale di circa il 14% a quasi il 17%. A causa di questa maggiore efficienza, i pannelli solari di Day4 generano più energia rispetto ai pannelli convenzionali, ma avranno lo stesso costo, afferma Rubin. Stima che il costo per watt dell'energia solare sarebbe di circa $ 3, rispetto ai $ 4 delle celle solari convenzionali. Ciò si tradurrà in prezzi dell'elettricità di circa 20 centesimi per kilowattora nelle zone soleggiate, in calo da circa 25 centesimi per kilowattora, afferma.
Altre tecnologie solari sperimentali potrebbero portare a prezzi molto più bassi, anzi, promettono di competere con il costo medio dell'elettricità negli Stati Uniti, che è di circa 10 centesimi per chilowattora. Ma tali tecnologie, compresi i concentratori solari avanzati e alcune celle solari a semiconduttore a film sottile, probabilmente non saranno disponibili per anni. La tecnologia di Day4 potrebbe essere in vendita entro 18 mesi, afferma la società.
Nei pannelli solari convenzionali, il silicio che converte la luce in elettricità è ricoperto da una rete di fili d'argento che conducono gli elettroni e fungono da punti di connessione per saldare insieme le singole celle solari che compongono un pannello. La rete è costituita da file di sottili linee argentate che si alimentano in fili più spessi chiamati bus bar. Day4 sostituisce queste sbarre collettrici con un nuovo elettrodo costituito da file di sottili fili di rame rivestiti con un materiale in lega. I fili sono incorporati in un adesivo e allineati su una pellicola di plastica. I fili di rame rivestiti corrono sopra e perpendicolarmente alle sottili linee d'argento, collegandole alle celle vicine. Il nuovo elettrodo conduce l'elettricità meglio delle linee d'argento, con conseguente minore perdita di potenza. Inoltre copre meno silicio rispetto alle sbarre collettrici, lasciando più area per assorbire la luce.
Inoltre, il nuovo elettrodo ha permesso a Day4 di riprogettare le celle solari per assorbire una parte maggiore dello spettro solare e convertire questa luce in elettricità in modo più efficiente. Le celle solari comprendono due strati di silicio. Perché la luce si converta in elettricità, deve passare attraverso il primo strato e raggiungere il secondo. Più sottile è lo strato superiore, più luce raggiunge il secondo strato per essere convertita in elettricità. In una cella convenzionale, le linee d'argento vengono depositate e quindi riscaldate ad alte temperature, il che fa sì che il metallo si diffonda nel silicio. Lo strato superiore deve essere abbastanza spesso che l'argento non si diffonda attraverso di esso e crei un cortocircuito tra gli strati della cella solare. Sostituendo le grandi sbarre collettrici con il nuovo elettrodo, Day4 è riuscita a rendere più sottile lo strato superiore delle celle solari, aumentando la quantità di luce che può essere convertita in elettricità. Inoltre, poiché l'argento può danneggiare il silicio, la sua sostituzione con il nuovo elettrodo aumenta la potenza della cella solare.
La tecnologia sembra piuttosto eccitante, afferma Travis Bradford, un analista dell'industria solare con il Istituto Prometeo per lo Sviluppo Sostenibile , una società di ricerca energetica con sede a Cambridge, MA. La domanda, dice Bradford, è se l'azienda può tradurre gli ultimi progressi dal suo laboratorio alla produzione su larga scala senza aumentare i costi.
Day4 ha già iniziato a produrre pannelli solari utilizzando il suo nuovo materiale per gli elettrodi, anche se non i suoi nuovi progetti di celle solari. La società ha recentemente annunciato di avere la capacità di produrre abbastanza pannelli solari ogni anno per generare 47 megawatt di elettricità. Questi pannelli di prima generazione, che utilizzano celle solari convenzionali, hanno un'efficienza del 14,7%. Il prossimo passo dell'azienda è mettere in produzione il suo nuovo design di celle e incorporare queste celle nei suoi pannelli solari, con l'obiettivo di migliorare la loro efficienza al 17%.