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Una macchina Xerox per pannelli solari super
Il gigante della tecnologia sinonimo di documenti fotocopiati ha puntato gli occhi su pannelli solari altamente efficienti.
I ricercatori di PARC, una sussidiaria di Xerox focalizzata sulla ricerca e sviluppo, affermano che stanno sviluppando un nuovo processo di stampa digitale che potrebbe rendere molto più economico produrre in serie sistemi solari fotovoltaici concentrati. Tali sistemi possono aumentare notevolmente l'efficienza delle celle solari utilizzando lenti per concentrare e focalizzare la luce solare su piccole celle.
Aumentare l'efficienza potrebbe essere un modo efficace per ridurre il costo dei moduli solari, il cui prezzo è già diminuito drasticamente negli ultimi anni. Gran parte del costo dei sistemi convenzionali al silicio è ora dovuto a cose come il cablaggio, l'installazione e le autorizzazioni. Pannelli più efficienti significherebbero che ne abbiamo bisogno di meno per produrre la stessa quantità di energia, il che a sua volta riduce i costi dell'hardware e dell'installazione. Ma la tecnologia fotovoltaica concentrata finora non è riuscita a guadagnare terreno perché è ancora troppo costosa e ingombrante per competere con i tradizionali pannelli solari al silicio.
PARC spera di rendere la tecnologia più competitiva riducendo i componenti e progettando un nuovo fattore di forma a schermo piatto e sviluppando un processo di produzione relativamente economico. Il nuovo processo si baserà su uno sforzo maggiore dei ricercatori PARC per inventare un nuovo tipo di stampante in grado di depositare con precisione inchiostri fatti di minuscoli chip semiconduttori, chiamati chiplet, utilizzando principi di assemblaggio simili a quelli dietro le fotocopiatrici Xerox.
Finora, hanno dimostrato solo la capacità di realizzare dispositivi su piccola scala collegando insieme alcuni chiplet stampati. Ma alla fine la tecnica potrebbe consentire alle persone di progettare e stampare disposizioni molto grandi di piccoli componenti elettrici e ottici in modo simile al modo in cui progetterebbero e stamperebbero un documento utilizzando una stampante Xerox, affermano i ricercatori del PARC. Dicono che ciò dovrebbe consentire lo sviluppo di una nuova classe di dispositivi elettronici costituiti da disposizioni stampate di vari tipi di chiplet.
La prima vera applicazione potrebbe essere un nuovo tipo di sistema di energia solare. Ad agosto, il gruppo PARC, insieme ai collaboratori dei Laboratori Nazionali Sandia, ha vinto una borsa di studio da ARPA-E per applicare l'innovativo processo di stampa per costruire array su microscala di celle fotovoltaiche su un pannello piatto, e il gruppo ha tre anni per farlo ( vedere i tentativi del DOE di avviare il solare concentrato).
Negli ultimi anni, gli ingegneri hanno sviluppato modi per ridurre i componenti necessari per concentrare e focalizzare la luce solare su una scala millimetrica. I ricercatori dei Sandia National Laboratories hanno sviluppato celle solari su microscala che possono essere accoppiate con quegli elementi di concentrazione in un design a schermo piatto. Ma più piccoli sono i componenti, più singole parti ci sono da assemblare per una determinata area e devono essere disposte con estrema precisione, afferma Patrizio Maeda , ingegnere principale al PARC.
Il metodo esistente per farlo, che si basa su un sistema automatizzato che preleva i singoli componenti e li colloca in punti target, è troppo costoso per raggiungere l'ambizioso obiettivo di costo di ARPA-E, afferma Maeda. I ricercatori del PARC affermano che il nuovo approccio di stampa potrebbe portare a un processo di produzione ad alta velocità che è di ordini di grandezza più economico per la costruzione di questi sistemi su microscala su vaste aree.
La grande sfida ora è progettare e costruire un sistema con centinaia di chiplet collegati insieme, afferma Eugenio Chow , uno scienziato principale del PARC. In tre anni il gruppo dovrà fornire un array elettricamente funzionante di chiplet per celle solari. Un tale backplane potrebbe quindi essere combinato con componenti ottici in miniatura che possono essere realizzati utilizzando metodi comunemente usati per produrre pellicole ottiche di ampia area utilizzate nei display a schermo piatto.
Il finanziamento dell'ARPA-E ha spinto il gruppo a prendere sul serio le applicazioni industriali per il processo di stampa di chiplet, afferma Chow. Ma abbiamo ancora molta strada da fare.