Gli ingegneri del MIT e del National Renewable Energy Laboratory hanno progettato un sistema TPV con prestazioni superiori a quelle delle tradizionali turbine a vapore
Un design multigiunzione per la nuova cella termofotovoltaica ad alte prestazioni
(Rinnovabili.it) – Arriva dalla ricerca statunitense il “motore termico” della transizione ecologica. Gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e del National Renewable Energy Laboratory (NREL) hanno lavorato assieme per realizzare una cella termofotovoltaica (TPV) ad alte prestazioni.
Di cosa si tratta? Di un dispositivo capace di catturare i fotoni ad alta energia da una fonte di calore incandescente e convertirli in elettricità. La basi di questa tecnologia sono note da tempo, ma le applicazioni pratiche presentano ancora diverse sfide. La maggior parte delle celle TPV mostra, infatti, efficienze decisamente basse, con una media di appena il 20% e un valore massimo raggiunto del 32%. Il motivo è da ricercare soprattutto nei materiali impiegati, caratterizzati generalmente da bande proibite relativamente basse.
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Nel nuovo progetto, gli scienziati hanno cercato di catturare fotoni ad energia più elevata da una fonte di calore ad alta temperatura (tra 1.900 e 2.400 gradi Celsius) e convertire così l’energia in modo più efficiente. La cella temofotovoltaica del team lo rende possibile grazie a materiali con bandgap più alti e giunzioni multiple.
Cella termofotovoltaica, come è fatta?
Nel dettaglio il dispositivo presenta un design a strati. Il primo cattura i fotoni a più alta energia e li converte in elettricità. Quelli a bassa energia, invece, vi passano attraverso per raggiungere ed essere catturati dal secondo strato. I fotoni che riescono ad eludere anche questo passaggio sono riflessi dallo specchio costituente il terzo strato e rispediti alla fonte di calore.
Il team ha dimostrato con successo la funzionalità del suo sistema TPV in esperimenti separati su piccola scala. La cella è riuscita a convertire il calore in elettricità con un’efficienza superiore al 40%, una prestazione migliore di quella delle tradizionali turbine a vapore. Oggi il gruppo è impegnato a integrare la sua creazione in un sistema pienamente operativo.
