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Una soluzione per massimizzare l'energia dai pannelli solari sui tetti inclinati
La maggior parte dei pannelli solari nel mondo si trovano sui tetti con un'angolazione fissa, quindi perdono energia durante parti della giornata. Ora i ricercatori hanno mostrato che tagliando le celle solari in disegni specifici usando il kirigami, una variante dell'origami che prevede il taglio oltre alla piegatura, possono consentire alle celle di tracciare l'angolo del sole senza dover inclinare l'intero pannello. Ciò potrebbe avere un guadagno sostanziale: i pannelli solari con meccanismi di tracciamento possono generare dal 20 al 40 percento in più di energia all'anno rispetto a quelli senza inseguitori.
Come mostrato nel video qui, l'applicazione di un taglio kirigami specifico crea strisce in una cella solare. Tirando le due estremità in direzioni opposte, le strisce si inclinano e assumono l'angolazione desiderata. Fondamentalmente, la struttura si trasforma in modo tale da impedire alle singole strisce di proiettare ombre sulle altre e l'ondulazione della nuova forma non pregiudica le prestazioni, afferma Max Shtein , professore di scienze dei materiali e ingegneria all'Università del Michigan. Shtein ha guidato la ricerca insieme a Stefano Forrest , anche professore di scienze dei materiali e ingegneria all'Università del Michigan.
L'approccio basato sul kirigami consente di generare più elettricità utilizzando la stessa quantità di materiale semiconduttore e lo fa quasi nella stessa misura dei sistemi di localizzazione convenzionali, afferma Shtein. I sistemi di localizzazione odierni, presenti solo in una piccola parte delle installazioni di energia solare del mondo, sono ingombranti e possono essere costosi. E funzionano inclinando l'intero pannello. Ciò non funziona sulla maggior parte dei sistemi su tetto inclinati, che rappresentano oltre l'80% di tutte le installazioni.
Il dispositivo appena dimostrato, che presenta celle solari flessibili fatte di arseniuro di gallio, è solo una prova di principio. Lo sviluppo di una tecnologia sufficientemente pratica per l'applicazione commerciale richiederà molto più lavoro. I ricercatori probabilmente dovranno escogitare un sistema per racchiudere le strutture per proteggerle dalle intemperie e fornire supporto meccanico, e potrebbero aggiungere motori elettrici per separare le cellule in momenti specifici della giornata. Non ci vuole molta forza, dice Shtein. Dice che, sebbene l'approccio sia più adatto per materiali sottili e flessibili, in linea di principio potrebbe funzionare con quasi tutti i tipi di celle solari.