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Fotovoltaico innovativo: dal CNR prototipo con diamanti artificiali

5 novembre 2013

Ecco un nuovo prototipo di fotovoltaico innovativo: la proposta viene dai ricercatori del CNR e si tratterebbe di un nuovo metodo di produzione di energia fotovoltaica attraverso l’utilizzo di particolari diamanti artificiali che, se scaldati, produrrebbero elettroni.

Vediamo di cosa si tratta.

Tecnicamente si tratta di una tecnologia fotovoltaica “a concentrazione” che è in grado di concentrare, appunto, i raggi del sole in un unico punto attraverso sistemi ottici, specchi o lenti. Concentrando i raggi in un sol punto, infatti, si riesce in genere a sfruttare meglio l’effetto fotovoltaico concentrando l’energia con un processo di conversione più efficiente.

In cosa consiste, in questo caso, il “processo di conversione” ?

Nello specifico, l’innovativo prototipo del CNR sfrutterebbe dei diamanti artificiali, sintetici, prodotti a partire da idrogeno e metano. Questi diamanti sarebbero degli ottimi semi-conduttori, molto migliori e più efficienti di quelli oggi maggiormente utilizzati: silicio e gallio. Questi diamanti artificiali, se riscaldati a temperature di circa 850 gradi centigradi sono in grado di rilasciare elettroni, creando così un circuito elettrico in grado di generare energia elettrica.

Come innescare il processo di riscaldamento di questo materiale fino a simili temperature?

fotovoltaico innovativo CNR

Il concentratore fotovoltaico messo a punto
dai ricercatori del Cnr

E’ qui che intervengono i princìpi del fotovoltaico a concentrazione: attraverso l’uso di lenti e sistemi ottici si possono convogliare i raggi (ed il calore) del sole in un unico punto con densità particolarmente elevate. Questa concentrazione dei raggi solari porterebbe al surriscaldamento di questo “diamante sintetico” con la produzione di un duplice effetto:

  • il rilascio di elettroni utilizzati per innescare un circuito elettrico,
  • il rilascio di calore che, attraverso un circuito termico, può essere recuperato per produrre energia termica.

Questo primo prototipo di fotovoltaico innovativo è stato realizzato in tre anni dall’Istituto di metodologie inorganiche e dei plasmi del CNR. Il progetto all’interno del quale è stato sviluppato è invece il progetto europeo Ephestus.

Per i più tecnici, ecco come funziona il prototipo.
La luce viene raccolta da un particolare “assorbitore” fatto di un materiale ceramico (messo a punto dall’Istec Cnr di Faenza). Questo “assorbitore”/”concentratore” trasferisce il calore al diamante artificiale che raggiunge gli 850 gradi centigradi. Il surriscaldamento del diamante provoca l’emissione di elettroni che vengono raccolti da un collettore metallico. Questo processo crea corrente elettrica “stazionaria”.  Non solo: come visto sopra viene utilizzato un liquido di raffreddamento (a circa 95°C) che può fornire calore per un eventuale sistema termico di riscaldamento domestico o industriale (sarebbe questo, tra l’altro, uno dei vantaggi più significativi della nuova tecnologia: il recupero del calore residuo).

Il diamante artificiale utilizzato nel processo avrebbe inoltre buone qualità di impiego nel tempo: sarebbe infatti utilizzabile per circa 50 anni, senza particolari perdite di efficienza.

Ovviamente, essendo questo fotovoltaico innovativo ancora un prototipo, ha ancora molti margini di miglioramento. Uno su tutti: l’efficienza di conversione. Rispetto alle attuali tecnologie, che hanno coefficienti di conversione fino al 20% (cioè: il 20% della luce captata viene trasformata in elettricità), questo sistema ha ancora il limite della bassa efficienza.
Il rapporto di conversione non supera per ora il 6%, ma almeno a livello teorico potrebbe raggiungere entro qualche anno un’efficienza del 35%, ben più alta di quella garantita dalle attuali tecnologie. Questo, almeno, è quanto affermano i ricercatori che stanno lavorando al progetto.

Qui hai altri progetti di fotovoltaico innovativo.

Fonte: Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici – CNR

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Alessandro Fuda – Copy Writer e SEO Developer appassionato di fonti rinnovabili, fotovoltaico, risparmio energetico, ambiente

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