L'avvio solare a concentrazione stabilisce un nuovo record di efficienza

Semprius, una startup che produce minuscole celle solari in grado di catturare la luce solare concentrata senza costosi sistemi di raffreddamento, ha annunciato questa settimana di aver realizzato il pannello solare più efficiente del mondo.

Inseguitore solare: Questa serie di moduli solari è stata costruita da Semprius per i test. I moduli sono montati su un inseguitore a due assi che li tiene puntati verso il sole.

I pannelli solari dell'azienda utilizzano minuscole celle solari fatte di arseniuro di gallio. Il modulo solare da record contiene centinaia di tali celle, ciascuna della larghezza di una linea tracciata da una penna a sfera, disposte sotto lenti che concentrano la luce solare 1.100 volte.

L'arseniuro di gallio assorbe la luce solare molto meglio del silicio, il materiale utilizzato nella maggior parte delle celle solari, ma è anche più costoso. Inoltre, sebbene i moduli solari a concentrazione utilizzino meno materiale semiconduttore, di solito richiedono ottiche, sistemi di raffreddamento e sistemi di tracciamento costosi per mantenerli puntati verso il sole. Le celle solari in microscala di Semprius sono intrinsecamente molto migliori nel dissipare il calore, rendendole più economiche.

I moduli Semprius hanno un altro vantaggio: mentre una cella solare al silicio assorbe in modo efficiente solo una stretta banda di luce solare, le celle solari di questo modulo sono costituite da tre strati di arseniuro di gallio, ciascuno modificato per convertire una parte diversa dello spettro solare in elettricità.

I test di una terza parte hanno certificato l'efficienza del pannello solare di Semprius al 33,9 percento, segnando la prima volta che un modulo solare è stato in grado di convertire più di un terzo della luce solare che cade su di esso in elettricità. I pannelli solari convenzionali in silicio convertono in genere meno del 15% della luce in elettricità e il record per un pannello solare in silicio è del 22,9%. Il record precedente per qualsiasi pannello solare era del 32%, afferma Semprius.

I moduli sperimentali una tantum hanno raggiunto una maggiore efficienza, ma il modulo record di Semprius è progettato per l'uso commerciale. È stato realizzato con lo stesso tipo di attrezzatura che l'azienda sta installando in una piccola fabbrica a Henderson, nella Carolina del Nord, che dovrebbe aprire questa estate. È una buona indicazione dell'efficienza che i nostri clienti possono aspettarsi, afferma Joe Carr, CEO di Semprius.

Il processo di Semprius forma decine di migliaia di minuscole celle solari su un singolo wafer di arseniuro di gallio e utilizza l'incisione chimica e un sistema robotico per trasferire ogni strato su un substrato economico. Lo stesso wafer di arseniuro di gallio può essere riutilizzato molte volte, riducendo i costi. L'approccio si basa su un metodo per trasferire piccoli componenti elettronici da un wafer ad altri substrati sviluppato da John Rogers, professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign.

Batteria: Ogni pannello solare Semprius è composto da una serie di 660 lenti che focalizzano la luce su 660 minuscole celle solari.

I pannelli solari a concentrazione utilizzano sistemi di tracciamento per seguire il sole. Questi sono costosi e possono essere inaffidabili e non possono essere montati sulla maggior parte dei tetti, limitando la loro applicazione. Inoltre, funzionano solo in aree molto soleggiate, poiché i cieli nuvolosi possono far diminuire la loro potenza molto più che con una cella solare convenzionale.

Ma man mano che il costo dei sistemi di tracciamento diminuisce e l'efficienza delle celle solari multistrato aumenta, il fotovoltaico concentrato comincia a sembrare più attraente. Negli ultimi mesi sono aumentate le grandi installazioni di questo tipo di moduli solari.

Semprius sta costruendo la sua fabbrica in un momento particolarmente difficile per l'industria solare. Un eccesso di offerta e una riduzione dei costi di produzione hanno portato a un rapido calo dei prezzi dei pannelli solari, rendendo difficile l'ingresso di nuove aziende nel mercato e costringendo alcuni produttori esistenti a chiudere l'attività.

In risposta al calo dei prezzi, molte aziende solari, inclusa Semprius, si stanno concentrando sul miglioramento dell'efficienza. Finché la produzione può contenere i costi, una maggiore efficienza riduce il costo per watt dei pannelli solari. Ancora più importante, riduce anche i costi di installazione e delle relative apparecchiature, che possono rappresentare oltre la metà del costo dell'energia solare. Semprius si sta anche affidando il più possibile a una tecnologia di produzione comprovata, che potrebbe rendere più semplice l'aumento della produzione e la riduzione dei costi di sviluppo.

Semprius ha un altro vantaggio: una partnership con Siemens. Oltre a fornire finanziamenti diretti (Siemens ha una quota del 16% nella società), Siemens offre esperienza nella produzione e nella costruzione di parchi solari completi e la partnership rende più facile ottenere finanziamenti dalle banche.

La piccola fabbrica che Semprius prevede di aprire quest'estate avrà la capacità di produrre 30 megawatt di pannelli solari all'anno. Semprius si aspetta che i pannelli prodotti lì siano competitivi in ​​termini di costi per alcune applicazioni, afferma Carr. Aumentare la produzione a 100 megawatt ridurrebbe i costi abbastanza da consentire alla tecnologia di competere con i pannelli solari economici fabbricati in Cina.

In definitiva, il costo per kilowattora per l'energia solare dipende da una serie di fattori, come i costi di finanziamento, il costo del terreno, le tariffe locali della manodopera, la vicinanza alle linee di trasmissione e così via. Ma Carr pensa che Semprius possa generare energia solare per meno di 10 centesimi per chilowattora, abbastanza basso da ottenere una quota del mercato dei servizi pubblici in molte aree. Inoltre, dice che può farlo senza l'aiuto dei sussidi governativi.

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