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12
Mag

Premio Fraunhofer al processo di costruzione di celle solari fotovoltaiche ad altra efficienza a mezzo di laser

Il riconoscimento ai ricercatori Ralf Preu e a Jan Nekarda

 

Fraunhofer institute ricercatori Ralf Preu e a Jan NekardaFotovoltaico ed energia eolica sono i principali elementi costitutivi della rivoluzione della produzione di energia, che costituisce una delle più grandi sfide della società si trova ad affrontare nei prossimi decenni. 

«La quantità totale di energia elettrica prodotta da fonte fotovoltaica è più di 250 terawattora, approssimativamente equivalenti alla quantità prodotta da 30 centrali nucleari. Al fine di contribuire a raggiungere gli obiettivi internazionali sul clima, la quantità di energia fotovoltaica di nuova installazione di ogni anno dovrà aumentare di dieci volte nel corso dei prossimi 15 anni. Nel complesso, la tecnologia solare dovrà diventare più efficiente e conveniente al fine di soddisfare le esigenze di questo mercato», spiega l’ingegner Ralf Preu, Direttore Divisione Fotovoltaico, Tecnologia e Garanzia qualità presso la divisione Solar Energy Systems ISE di Friburgo dell'Istituto Fraunhofer. Il ricercatore e il suo collega Dr. Jan Nekarda hanno già dato un importante contributo alla protezione del clima, con lo sviluppo della tecnologia “Laser-Fired conctact” (LFC), che consente la produzione di celle solari più efficienti e a costi inferiori. 

Nel corso della riunione annuale della società Fraunhofer ad Essen, il Premio Joseph Fraunhofer è stato assegnato a Ralf Preu e Jan Nekarda per il loro sviluppo innovativo. «Siamo lieti di ricevere questo premio – ha detto soddisfatto Preu -, che non è soltanto un riconoscimento del nostro lavoro, ma anche mostra la forza innovativa del settore fotovoltaico tedesco ed europeo».

Attualmente, la maggior parte celle solari sono dotate di un contatto metallico di ampia superficie, che copre l'intera parte posteriore del wafer di silicio che permette all’energia elettrica di fluire dalla cella all'elettrodo. Questa configurazione tuttavia ne limita l'efficienza. Un’alternativa ad alte prestazioni, scoperta nel 1989, è la tecnologia ad emissione passiva sul lato inferiore della cella (“Passivated Emitter and Rear Cell”, PERC). A differenza delle celle convenzionali, questa tecnologia comprende uno strato riflettente aggiuntivo sul retro della cella e migliaia di punti di contatto elettrico. Il processo di LFC sviluppato dai ricercatori del Fraunhofer ha permesso la prima produzione industriale di massa di celle solari PERC.

La tecnologia consiste nella deposizione di uno strato non conduttivo molto sottile sul lato inferiore di una cella solare PERC tra lo strato di contatto e il wafer. Agendo come uno specchio, questo strato riflette la quota di luce solare non assorbito quando penetra il wafer di nuovo nel wafer di silicio. Poiché il lato anteriore riflette questa luce posteriore della struttura a strati, questa è anche catturata nel wafer di silicio incrementando di conseguenza il livello di efficienza delle celle solari. Condurre l'elettricità dal wafer richiede molte piccole aperture nello strato non conduttivo, al fine di stabilire un contatto tra il metallo elettrodo e il wafer di silicio. La procedura LFC crea circa 100.000 contatti per wafer con un singolo impulso laser. «La sfida era di coordinare gli impulsi in modo tale che il contatto fosse completamente stabilito, limitando al minimo i danni al silicio. Lo abbiamo ottenuto limitando al minimo la durata della luce laser, tra 50 e 2.000 nanosecondi», spiega Jan Nekarda, gestore del gruppo di ricerca presso il Fraunhofer ISE. Un innovativo sistema di guida dei fasci laser permette di creare tutti i contatti in circa un secondo. «Le celle solari PERC prodotte in questo modo hanno un livello di efficienza migliorata di un punto percentuale assoluta. Con efficienza delle celle solari di oggi di circa il 20%, ciò significa il 5% relativo. Guadagniamo poi un ulteriore 2% nel sistema, il che significa che aumentare il rendimento energetico complessivo del 7%» sottolinea Preu. Il livello di efficienza è di enorme importanza in quanto la maggior parte dei costi nel fotovoltaico sono direttamente proporzionali alla superficie attiva. «Dove oggi abbiamo bisogno di 100 metri quadrati di celle solari, in futuro avremo bisogno solo di 93 metri quadrati per produrre la stessa quantità di energia elettrica. Questo non solo significa l’impiego meno di silicio, ma anche meno materiale a modulo, meno materiale nei sistemi e, infine, anche un risparmio in termini di costi di progettazione». 

Dalla ricerca all’industrializzazione il passo è breve, in quanto i produttori di celle solari possono facilmente ed economicamente integrare la procedura laser nei processi di produzione esistenti. Hanwha Q Cells ha già fatto 20 milioni di celle utilizzando la tecnologia LFC. Le aziende di tutto il mondo hanno nel frattempo messo in produzione di massa la tecnologia PERC investendo più di 200 milioni di euro rendendo così una realtà una sostanziale evoluzione dell’efficienza delle celle fotovoltaiche.

 

HI-TECH NEWS

Riparare il midollo spinale con il grafene

Progetto europeo, cui partecipa anche UniTrento, impegnato nello sviluppo di un sistema bioelettronico in grado di stimolare la rigenerazione dei conduttori dell’impulso nervoso, la loro funzionalità così come quella motoria dell’organismo. Quattro anni di lavoro e oltre 5 milioni di finanziamento nell’ambito del programma Horizon 2020 

grafene texas peg midollo conduttività elettricaQuando una lampada a cui si tiene molto cade a terra e si rompe, si fa il possibile per ricomporre o sostituire con cura i pezzi e ripristinare la connessione elettrica perché possa tornare funzionale. Un gruppo di ricercatori sta cercando di fare una cosa simile: “riparare” il midollo spinale. È l’ultima frontiera della nanotecnologia e il materiale chiave per raggiungere lo scopo è una microfibra composita di grafene, materiale ultrasottile e versatile che si ottiene dalla grafite, il minerale usato per le matite, costituito da un singolo strato di atomi di carbonio.

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Da Università Ca’ Foscari brevetto per la misurazione delle onde marine eccezionali

Nuova tecnologia per osservare il mare con videocamere 3D per prevenire mareggiate

onde marineOsservando il moto ondoso in mare aperto con occhi “elettronici”, in grado di ricostruirlo in 3D, scienziati dell'Università Ca' Foscari Venezia e dell'Istituto di scienze marine del Consiglio nazionale delle ricerche hanno scoperto che onde eccezionalmente alte sono più frequenti di quanto finora ipotizzato dai modelli teorici.

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Lo studio dei super diamanti “Clippir” frutta al padovano Fabrizio Nestola la copertina di “Science”

La presenza di acqua e carbonio nei diamanti “Clippir” validano le ipotesi di precedenti studi e aprono nuovi scenari sui processi geologici che avvengono alle grandi profondità del pianeta Terra

 

Fabrizio Nestola unipdI diamanti super profondi rappresentano una rarissima categoria di diamanti che cristallizza a profondità all’interno della Terra tra circa 300 km e oltre 1.000 km: solo il 6% dell’intera popolazione mondiale di diamanti è considerata super profonda, mentre il 94% vengono definiti diamanti litosferici e cristallizzano a profondità molto minori tra circa 120 e 250 km.

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Ricerca del NordEst: produrre idrogeno dall’acqua grazie a un processo elettrochimico “pulito” ed efficiente

Un team italiano che ha coinvolto le università di Trieste, Bologna, Padova e CNR Parma ha dimostrato che è possibile

 

nanomateriali per produzione idrogeno da acquaÈ comunemente accettato che le emissioni antropiche di CO2 siano fra le principali cause del riscaldamento globale e all’origine di molti devastanti fenomeni atmosferici che stanno caratterizzando i nostri tempi. Tutto sembra essere legato a un uso intensivo, massiccio e ormai insostenibile di combustibili fossili. Con grande interesse e speranza si guarda alle possibili soluzioni proposte dalla comunità scientifica internazionale, e in particolare a combustibili alternativi. Tra essi l’idrogeno, un vettore energetico pulito già profeticamente descritto da Verne nel suo romanzo “L’isola misteriosa”.

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La ricerca impegnata a trovare l’erede del silicio per l’elettronica e il fotovoltaico

All’Università di Padova il premio Nobel 1990 Amano per l’applicazione del nitruro di Gallio che ha reso possibile l'invenzione del Led a luce blu

 

led luce blu nitruro gallioLa ricerca negli apparati elettronici e di produzione elettrica è impegnata nell’individuazione dei materiali che in un prossimo futuro potrebbero sostituire in tutto o in parte il silicio nelle sue varie applicazioni, dalla produzione di transistor ai moduli fotovoltaici.

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Fotovoltaico, nuovo record di efficienza dalla ricerca di Fraunhofer Ise

Nonostante le dimensioni ultra ridotte, raggiunto il 43,3% di conversione in energia da fotoni

 

fraunhofer institute mini modulo fotovoltaico a concentrazione 45 efficienzaNuove soglie di efficienza raggiunte dall’energia fotovoltaica: a conseguire e a superare il recordo già precedentemente detenuto è stato l’Ise del Fraunhofer Institute che ha raggiunto il record mondiale tramite un mini modulo a concentrazione, confermando così lo scenario che esistono ancora elevati margini di miglioramento tecnologico di questa tecnologia.

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Il rabarbaro come vettore per l’accumulo di energia in originali batterie a flusso

La nuova tipologia di accumulatori elettrici sviluppati da una collaborazione congiunta tra le università di Hrvard (Usa), Tor Vergata (Italia) e i ricercatori della Fondazione Kessler in Trentino

 

batterie a flusso Harvard tor vergata FBKBatterie al rabarbaro, a basso costo e biocompatibili, per portare l’energia rinnovabile in tutte le case e staccarle definitivamente dalla rete elettrica. Si tratta di una nuova tecnologia ideata all'Università di Harvard e sviluppata dai ricercatori dell'Università di Tor Vergata e della Fondazione Bruno Kessler di Trento per superare i limiti delle rinnovabili, ossia accumularla per poterla usare quando necessario. 

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Idrogeno per dare energia alle case e ai luoghi pubblici

Il prototipo del progetto “EDEN” supera gli attuali limiti con lo stoccaggio del gas senza ricorrere a contenitori a pressione e a temperatura criogenica

 

Fbk EDEN schema operativoL’idrogeno come fonte di energia per le case e per i luoghi pubblici. La svolta verso questo obiettivo potrebbe essere data dalle applicazioni del progetto scientifico europeo “EDEN” (High Energy Density Mg-based Metal Hydrides Storage System), relativo allo stoccaggio di idrogeno in nuovi materiali e coordinato da un centro di ricerca italiano, la Fondazione Bruno Kessler (FBK) di Trento.

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Canon ha creato un sensore immagini da 250 mpx

La sua risoluzione è 30 volte a quella dello standard 4K

 

canon sensore 250 mpxNuove frontiere della ripresa video e fotografica. Canon ha creato un sensore in grado di catturare immagini da 250 megapixel, in pratica immagini con risoluzione di ben 19.580 x 12.600 pixel. Il sensore APS-H CMOS stabilisce un record in termini di risoluzione e per le sue dimensioni (29,2 x 20,2 mm) e secondo quanto diffiuso dal produttore permette di distinguere le iscrizioni sul lato di un aereo a 18 km di distanza.

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