Celle fotovoltaiche in GaAs, sotto luce laser efficienza al 68,9%

L’istituto per i sistemi ad energia solare del Fraunhofer sta sviluppando celle fotovoltaiche speciali per applicazioni Power-by-Light.

Celle fotovoltaiche in GaAs
Credits: © Fraunhofer ISE / Foto: Henning Helmers

Se le celle fotovoltaiche in GaAs incontrano la tecnologia Power-over-fiber

(Rinnovabili.it) – Nuovo record solare per l’Istituto di ricerca tedesco Fraunhofer. Qui, le celle fotovoltaiche in GaAs hanno raggiunto un’efficienza di conversione del 68,9%. Ma attenzione, non si tratta del solito impianto alla luce del sole. Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo film sottile in arsenurio di gallio per le cosiddette applicazioni Power-by-light o Power-over-fiber. Di cosa si tratta? Di una tecnologia in cui un cavo in fibra ottica trasporta energia per alimentare dispositivi come sensori ed attuatori, in alternativa o in concomitanza alla trasmissione dati.

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Si tratta di sistemi utili nei casi in cui non sia possibile fornire elettricità all’elettronica distribuita tramite cavi in rame. Ad esempio, dove c’è il rischio di interferenze elettromagnetiche, o dove il metallo aggiunge troppo peso. O ancora dove lo spazio di installazione non consente altri cavi oltre alle linee dati. Esiste un’ampia varietà di applicazioni per i sistemi Power-by-Light. Il monitoraggio dello stato strutturale delle turbine eoliche e gli indicatori di livello del carburante negli aeroplani sono solo due esempi di una lista davvero ricca.

Si tratta di un campo di studi in cui il Fraunhofer ISE possiede un vantaggio competitivo. Gli scienziati stanno sviluppando speciali celle fotovoltaiche in GaAs per questa tecnologia. Convertitori di potenza laser che trasformino la luce monocromatica in elettricità con la massima efficienza. L’ultimo risultato raggiunto è una cella a base di arsenurio di gallio capace di convertire il 68,9% della luce laser con una lunghezza d’onda di 858 nm

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Rappresenta il valore più alto mai raggiunto, reso possibile da una speciale tecnologia thin film in cui gli strati vengono fatti crescere su un substrato successivamente rimosso. Ciò che rimane è una struttura spessa solo pochi micrometri, alla cui superficie posteriore viene applicato uno specchio conduttivo e altamente riflettente. “Questo dà alla cella fotovoltaica due vantaggi”, spiega il dott. Henning Helmers, capo del gruppo di ricerca del Fraunhofer ISE. “In primo luogo, i fotoni sono intrappolati nella unità e l’assorbimento dell’energia dei fotoni vicino al band gap è massimizzato. In secondo luogo, i nuovi fotoni generati dalla ricombinazione radiante nell’assorbitore vengono catturati e utilizzati dallo specchio. In questo modo si aumenta anche la tensione allungando la vita effettiva del portatore di carica”. “Si tratta di un risultato impressionante – afferma entusiasta il direttore dell’istituto, il prof. Andreas Bett – che mostra il potenziale del fotovoltaico per applicazioni industriali oltre la generazione di energia solare”.

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