La tecnologia dei pannelli solari raggiunge un'efficienza da record / Solar panel technology achieves record efficiency

La tecnologia dei pannelli solari raggiunge un'efficienza da record / Solar panel technology achieves record efficiency

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il viaggio verso la creazione dei pannelli solari più efficienti ottenibili ha recentemente raggiunto un massimo storico. Non solo gli scienziati stanno creando celle solari con efficienze più elevate che mai in condizioni di laboratorio, ma anche i consumatori stanno beneficiando di pannelli solari più efficienti per l'uso nelle loro case.

I pannelli solari utilizzano la tecnologia dei semiconduttori per convertire l'energia della luce solare in elettricità. Questi sistemi fotovoltaici ad energia solare sono diventati sempre più popolari e stanno diventando sempre più convenienti ed efficienti con il passare degli anni. Ma sebbene le tecnologie fotovoltaiche stiano avanzando, la quantità di luce solare in entrata che un pannello solare può convertire in elettricità è limitata. L'efficienza media dei pannelli solari fino a poco tempo fa era di circa il quindici per cento, una frazione dell'energia solare totale assorbita. Sebbene la seconda legge della termodinamica proibisca che una cella solare sia efficiente al 100%, i recenti progressi nella tecnologia fotovoltaica hanno portato l'efficienza media a raggiungere nuove vette.

Nel 2023, le efficienze del quindici per cento sono generalmente il minimo indispensabile per le celle solari. Secondo Forbes, l'efficienza dei pannelli solari è oggi compresa tra il quindici ed il ventidue per cento, mentre i pannelli ad alta efficienza possono raggiungere quasi il ventitré per cento. E questo è solo per gli utenti residenziali. In condizioni di laboratorio, i pannelli solari possono persino raggiungere un'efficienza del 39,5% in condizioni di illuminazione simili a quelle del sole: un miglioramento dello 0,3% rispetto al precedente massimo storico. La tecnologia fotovoltaica sta avanzando, e sta avanzando velocemente.

Queste recenti scoperte sono state causate dalla ricerca sulle celle solari quantistiche. La cella solare in questione è stata creata utilizzando celle a multigiunzione metamorfica invertita (IMM), che presentano tre giunzioni costruite con materiali diversi. Diversi importanti apprendimenti sono stati utilizzati per far funzionare la cellula come fa. Ad esempio, i materiali utilizzati per costruire i materiali III-V - tra cui il fosfuro di indio di gallio e l'arseniuro di gallio - sono stati perfezionati dopo molti anni di analisi. Gli scienziati hanno approfondito le specifiche di questi materiali e sono stati in grado di ottimizzare il bandgap di energia, aumentare la quantità di luce che la cella può assorbire e migliorare le prestazioni della cella, tra le altre ottimizzazioni. Mentre queste celle sono attualmente molto costose da produrre, i ricercatori stanno lavorando a modi per rendere i pannelli più economici e convenienti per nuove implementazioni.

Sebbene questi pannelli solari ad alta efficienza non siano ancora pronti per essere collocati sui tetti delle case, anche i pannelli solari domestici stanno aumentando in termini di efficienza. I britannici che cercano i pannelli solari più efficienti sul mercato in questo momento dovrebbero cercare di installare pannelli solari monocristallini. Questi pannelli sono generalmente visti come il tipo di sistema fotovoltaico "premium" ed offrono tassi di efficienza in media dal quindici al venti percento. I pannelli solari monocristallini sono realizzati con un tipo di silicio, il che significa che gli elettroni nel materiale possono fluire più liberamente. Ciò si traduce in tassi di efficienza più elevati, ma ha anche un prezzo più elevato per pannello. Esiste un'alternativa più economica disponibile nei pannelli solari policristallini, ma poiché offrono meno spazio per il movimento degli elettroni,

Naturalmente, l'efficienza dei pannelli solari è influenzata anche da diversi fattori, come le condizioni meteorologiche ed il degrado indotto dai raggi UV. Fortunatamente, l'impatto di questi fattori sull'efficienza dei sistemi fotovoltaici viene regolarmente testato per evitare che sistemi di bassa qualità raggiungano gli scaffali dei negozi.

Poiché la tecnologia continua a progredire costantemente, i pannelli solari stanno diventando sempre più efficienti e convenienti. Poiché il Regno Unito mira a raggiungere emissioni nette pari a zero entro il 2050, l'importanza dei progressi in cose come la tecnologia solare e delle pompe di calore non può essere sottovalutata. Quindi, una cosa è certa: il futuro delle energie rinnovabili appare ogni giorno sempre più luminoso.

ENGLISH

The journey towards creating the most efficient solar panels obtainable has recently reached an all-time high. Not only are scientists creating solar cells with higher efficiencies than ever before under laboratory conditions, but consumers are also benefiting from more efficient solar panels for use in their homes.

Solar panels use semiconductor technology to convert sunlight energy into electricity. These solar-powered PV systems have become increasingly popular and are becoming more affordable and efficient as the years go by. But although photovoltaic technologies are advancing, the amount of incoming sunlight that a solar panel can convert into electricity is limited. The average efficiency of solar panels until recently was about fifteen percent, a fraction of the total solar energy absorbed. Although the second law of thermodynamics prohibits a solar cell from being 100% efficient, recent advances in photovoltaic technology have taken average efficiency to new heights.

In 2023, efficiencies of fifteen percent are generally the bare minimum for solar cells. According to Forbes, the efficiency of solar panels today is between fifteen and twenty-two percent, while high-efficiency panels can reach nearly twenty-three percent. And that's just for residential users. Under laboratory conditions, solar panels can even achieve 39.5% efficiency under sunlight-like lighting conditions – a 0.3% improvement from the previous all-time high. Photovoltaic technology is advancing, and advancing fast.

These recent discoveries have been caused by quantum solar cell research. The solar cell in question was created using inverted metamorphic multijunction (IMM) cells, which have three junctions constructed of different materials. Several important learnings have been used to make the cell work the way it does. For example, the materials used to build the III-V materials - including gallium indium phosphide and gallium arsenide - were perfected after many years of analysis. Scientists delved into the specifications of these materials and were able to optimize the energy bandgap, increase the amount of light the cell can absorb, and improve cell performance, among other optimizations. While these cells are currently very expensive to manufacture, researchers are working on ways to make the panels more economic and affordable for new implementations.

While these highly efficient solar panels are not yet ready to be placed on house roofs, home solar panels are also increasing in efficiency. Britons looking for the most efficient solar panels on the market right now should look into installing monocrystalline solar panels. These panels are generally seen as the "premium" type of PV system and offer efficiency rates averaging fifteen to twenty percent. Monocrystalline solar panels are made from a type of silicon, which means that the electrons in the material can flow more freely. This results in higher efficiency rates, but also comes with a higher price per panel. There is a cheaper alternative available in polycrystalline solar panels, but since they offer less room for electrons to move,

Naturally, the efficiency of solar panels is also influenced by various factors, such as weather conditions and UV-induced degradation. Fortunately, the impact of these factors on the efficiency of PV systems is regularly tested to prevent low-quality systems from reaching store shelves.

As technology continues to advance steadily, solar panels are becoming more efficient and affordable. As the UK aims to achieve net zero emissions by 2050, the importance of advances in things like solar and heat pump technology cannot be underestimated. So, one thing is certain: the future of renewable energies looks brighter every day.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/sponsored-post-solar-panel-technology-reaches-record-breaking-efficiency