Il triangolo di Shockley-Queisser permette di ricavare facilmente i limiti termodinamici del fv bifacciale
(Rinnovabili.it) – Le celle solari “a doppia faccia” si apprestano divenire uno dei trend tecnologici dominanti, in campo rinnovabile, per il prossimo decennio. Studi di settore hanno stimato che la quota del fv bifacciale potrebbe rappresentare quasi la metà del mercato solare a livello globale entro la fine del 2030. Ma il boom di questa tecnologia richiede anche un’attenta riflessione da parte gli operatori, per comprendere quali siano le condizioni ambientali legate ad una maggiore resa e dunque ad un maggiore guadagno.
Non si tratta di un’operazione semplice. Ottenere la sequenza di gap di banda e i limiti di efficienza termodinamica in configurazioni di celle complesse, come il fv bifacciale o anche celle solari in tandem con concertatori, richiede un sofisticato calcolo numerico.
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In aiuto dell’industria e degli sviluppatori di impianti, arriva il “triangolo” della Purdue University, nell’Indiana (Stati Uniti). Qui i professori di ingegneria elettrica ed informatica, Muhammad A. Alame e M. Ryyan Khan hanno studiato un nuovo approccio in grado di semplificare tale complessità e ricavare i limiti termodinamici di nuove tecnologie fotovoltaiche, fino a ieri sconosciuti. La nuova formula permette, ad esempio, di calcolare in pochi minuti la quantità di energia che le celle solari bifacciali generano in più rispetto alle monofacciali di oggi, in base al tipo di terreno devono vengono installate (es. erba, sabbia, cemento o terra). Il risultato si aggira attorno ad una media del 15%- 20% in più.
“La formula prevede solo un triangolo semplice (ribattezzato con il nome di “triangolo di Shockley-Queisser”) ma la sintesi del problema in questa semplice formulazione ha richiesto anni di modellistica e ricerca”, spiega Alam. “Questo triangolo aiuterà le aziende a prendere decisioni migliori sugli investimenti nelle celle solari di prossima generazione e capire come progettarli affinché siano per essere più efficienti”.
In un articolo pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (testo in inglese), Alam e Khan mostrano anche come la formula possa essere utilizzata per calcolare i limiti termodinamici di tutte le celle solari sviluppate gli ultimi 50 anni. Questi risultati possono essere generalizzati alla tecnologia che potrebbe essere sviluppata nei prossimi 20-30 anni. Il documento redatto dai due scienziati raccomanda anche modi per massimizzare il potenziale del fv bifacciale manipolando il numero di confini tra materiali semiconduttori, le cosiddette giunzioni, che facilitano il flusso di elettricità.
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