Termofotovoltaico: il sistema di conversione dell’energia solare che ora può raggiungere l’efficienza del 93%

Un docente dell’Università di Houston ha presentato un nuovo tipo di sistema di raccolta dell’energia solare chiamato termofotovoltaico (STPV) che batte il record di efficienza di tutte le tecnologie esistenti. E, cosa non meno importante, apre la strada all’utilizzo dell’energia solare 24 ore su 24, 7 giorni su 7. 

le cellule fotovoltaiche convertono l’energia solare in elettricità. Le celle termofotovoltaiche (STPV) non convertono solo le radiazioni della luce solare visibile, ma anche quelle termiche, in elettricità, essendo quindi in grado sia di essere più efficienti, sia di funzionare anche di notte sulla base del calore accumulato nelle ore diurne. Sono celle multistrato in cui il lato esterno converte i fotoni in energia, quello intermedio trasforma invece l’energia termica in elettricità, mentre quello più profondo viene utilizzato per accumulare il calore stesso.

Il professore dell’Università di Houston Bo Zhao continua la sua storica ricerca, presentando un nuovo tipo di sistema di raccolta dell’energia solare che batte il record di efficienza di tutte le tecnologie esistenti.  Zhao ha dichiarato: “Con la nostra architettura, l’efficienza di raccolta dell’energia solare può essere migliorata fino al limite termodinamico”. Zhao, professore assistente di ingegneria meccanica Kalsi, e il suo dottorando Sina Jafari Ghalekohneh hanno riportato i risultati sulla rivista Physical Review Applied. Il limite termodinamico è la massima efficienza di conversione teorica della luce solare in elettricità.

Il limite di efficienza termodinamica delle STPV, che è stato a lungo considerato il limite estremo della conversione energetica solare è stato pari al 85,4%,anchora inferiore al limite teorico di sfruttamento dell’energia solare, detto limite di Landsberg , pari a una conversione del 93,3%, il limite ultimo di efficienza per la raccolta di energia solare. La perdita di efficienza è dovuta alla “Retromissione”, cioè al fatto che una parte del calore viene a essere riflesso verso il sole e disperso.

Però il professor Zhao ha spiegatodi essere stato in grado di superare questo problema  : “In questo lavoro, dimostriamo che il deficit di efficienza è causato dall’inevitabile retroemissione dello strato intermedio verso il sole, dovuta alla reciprocità del sistema. Proponiamo sistemi STPV non reciproci che utilizzano uno strato intermedio con proprietà radiative non reciproche. Tale strato intermedio non reciproco può sopprimere in modo sostanziale la sua retroemissione verso il sole e incanalare un maggior flusso di fotoni verso la cella”.

“Dimostriamo che, con questo miglioramento, il sistema STPV non reciproco può raggiungere il limite di Landsberg e che i sistemi STPV pratici con celle fotovoltaiche a giunzione singola possono registrare un significativo aumento dell’efficienza“, ha aggiunto, confermando la possibilità di arrivare a una efficienza del 93%

Il fatto di avere una capacità di produzione energetica anche nelle ore notturne rende le STPV molto più adatte a fornire una rete elettrica in modo stabile, senza il problema di sistema costosi di accumulazione notturna. Ora si tratta solo di capire quando vedremo questa tecnologia applicata in pratica.