Un antiaging per i moduli fotovoltaici
Arriva da Singapore un nuovo dispositivo per la rigenerazione fotovoltaica. Parliamo del macchinario per “ringiovanire” i vecchi pannelli solari creato da EtaVolt, uno spin-off della Nanyang Technological University. Il sistema offre una soluzione economica e rapida per proteggere i moduli fotovoltaici, sia nuovi che vecchi, dal naturale degrado delle prestazioni.
“Il nostro metodo di ringiovanimento fotovoltaico non solo è stato rigorosamente testato e convalidato, ma ha mostrato risultati comprovati sul campo in varie applicazioni commerciali”, spiega il dottor Stanley Wang, co-fondatore di EtaVolt e Project Manager presso l’Energy Research Institute @ NTU, dove è stata sviluppata la tecnologia. “La soluzione è stata implementata con successo in progetti con importanti partner nel settore solare, come la società di soluzioni di energia rinnovabile Vector Green, dimostrandone l’efficacia e il potenziale per un’adozione diffusa”.
Degrado dei pannelli solari, le cause
Non importa quanto siano elevati gli standard di qualità e le prestazioni, tutti i moduli fotovoltaici una volta messi in funzione sono destinati a degradarsi gradualmente. Nel 2015 il NREL, celebre laboratorio americano, stimava un tasso medio di degrado dell’efficienza circa lo 0,5%-0,8% l’anno (ma con percentuali più elevate in climi caldi e umidi). In altre parole un pannello solare dopo vent’anni dovrebbe avere produrre circa il 90% dell’elettricità generata nel suo primo anno di attività. E’ pur vero che dal 2015 ad oggi la tecnologia è migliorata e le ultime generazioni di moduli possono contare su una stabilità maggiore rispetto al passato, ben dimostrata dalle garanzie di rendimento che accompagnano il prodotto. Un esempio su tutti: il pannello SunPower Maxeon, che nel settore rappresenta un vero record grazie ad un tasso annuale di degradazione dello 0,2% e una garanzia di 40 anni.
Ma perché l’efficienza tende naturalmente a diminuire? Le cause sono diverse: i cambiamenti drastici tra gli estremi delle temperature calde e fredde, che possono influire sulle connessioni; il caldo umido, soprattutto per lunghi periodi di tempo e a temperature elevate; l’esposizione alla luce che causa la formazione di difetti attivi di ricombinazione. Non solo la luce intesa: la cosiddetta degradazione indotta dalla luce (LID) si verifica nelle primissime ore di esposizione al sole dei pannelli. Gli effetti ovviamente sono più evidenti proprio in quegli ambienti caratterizzati da forti condizioni di irraggiamento e inteso clima caldo umido.
Al netto del fatto che il calo prestazionale è già messo in conto nei progetti e limitato al massimo (a meno di moduli difettosi), una volta arrivati alla fine della vita utile l’unica opzione è sostituire i vecchi pannelli solari. Attualmente, infatti, non esiste un modo economico disponibile in commercio per ripristinarne facilmente le prestazioni sul campo.
Rigenerazione fotovoltaica per “energizzare” le celle solari
La tecnologia creata dall’Energy Research Institute @ NTU (ERI@N) e concessa in licenza esclusiva a EtaVolt per la commercializzazione e lo scale-up, offre una possibile soluzione al problema. Al momento funziona con la maggior parte delle celle solari in silicio presenti sul mercato , comprese quelle che contengono boro, ossigeno, difetti e altre impurità. “Ciò che NTU sta facendo attraverso la ricerca e l’innovazione è trovare soluzioni scientifiche in grado di affrontare alcune delle più grandi sfide dell’umanità, come il cambiamento climatico e lo sviluppo sostenibile”, sottolinea il direttore esecutivo di ERI@N, il professor Madhavi Srinivasan. “Avere un modo per rinnovare ed eventualmente riciclare i pannelli solari rappresenta per noi un programma di ricerca chiave”.
Sulla carta la soluzione proprietaria di EtaVolt offre un punto di svolta per il settore, in particolare nelle località tropicali come Singapore, dove i moduli sono più esposti ad un rapido deterioramento a causa della costante esposizione alla luce solare intensa, al calore, all’umidità e a frequenti temporali.
Come funziona il ringiovanimento delle celle solari
Ribattezzata con il nome di Advanced Regeneration Technology, ossia Tecnologia di Rigenerazione Avanzata, la tecnologia offre un’efficace mitigazione e recupero del LID. Come? Grazie ad una combinazione controllata di illuminazione e temperatura che manipola degli stati dell’idrogeno. Negli ultimi 30 anni, molti studi di settore hanno focalizzato l’attenzione sulla dinamica dell’idrogeno e sul suo ruolo nella formazione di difetti indotti dalla luce e nella passivazione della superficie del silicio cristallino. Come spiega lo spinoff, quando alle celle solari viene applicata una quantità precisa di temperatura e luce, quest’ultime eccitano le molecole del materiale, facendole muovere rapidamente e cambiando la loro disposizione (stato di passivazione dell’idrogeno controllato). In questo modo è possibile riparare i danni causati dagli stessi raggi solari.
La tecnologia sottolinea EtaVolt, ripara i moduli fotovoltaici per prevenire perdite di energia, garantendo una raccolta ottimale dell’energia solare. Il nuovo dispositivo può spostarsi automaticamente su pannelli solari lunghi fino a 2,3 metri. Il processo richiede meno di cinque minuti e può aiutare i moduli fv trattati a recuperare fino al 5% delle prestazioni perse sul campo. Ancora più importante, può prevenire e ridurre al minimo l’ulteriore degrado delle celle solari per un massimo di cinque anni, a seconda del tipo di pannello.
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