Una pellicola potrebbe aumentare l'efficienza delle celle solari con un 'trucco'

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: https://www.hwupgrade.it/news/scienz...co_108804.html

Ricercatori newyorkesi hanno sviluppato un film sottile che aumenta l'efficienza delle celle solari convertendo le lunghezze d'onda luminose non sfruttate in luce nel vicino all'infrarosso, quella "digerita" dalle celle in silicio.

Click sul link per visualizzare la notizia.

[DevilsAdvocate]

Se non ricordo male i fotoni blu sono meno dei rossi (B/R ratio circa 0,65) ma trasportano più energia (per questo ci possono essere efficienze > 100%).

Un'efficienza di conversione b->r del 100% significherebbe aumentare del 65% quella dei pannelli solari, e non è poco!!!!

[Paganetor]

molto interessante!
ma dal 20% circa di efficienza complessiva delle celle a quanto si stima di arrivare con questa modifica? Perché poi tutto il gioco sta lì...

a parità di superficie occupata da un pannello sarebbe utile ottenere un (bel) po' di energia in più

[Paganetor]

Originariamente inviato da DevilsAdvocate

Se non ricordo male i fotoni blu sono meno dei rossi (B/R ratio circa 0,65) ma trasportano più energia (per questo ci possono essere efficienze > 100%).

Un'efficienza di conversione b->r del 100% significherebbe aumentare del 65% quella dei pannelli solari, e non è poco!!!!

a ecco... quindi si potrebbe passare (a spanne) dal 20 al 30% di efficienza!
In pratica dove oggi c'è un impianto da 3 kW ne avremmo uno da 4.5! mica male...

[s12a]

Non lo avrei tradotto con "pellicola". I cosiddetti film sottili sono strati nanometrici applicati per deposizione chimica/fisica; l'altro termine in Italiano fa pensare a rotoli o fogli preformati di materiale da applicare su una superficie per mezzi meccanici.

https://it.wikipedia.org/wiki/Film_sottile

[ginogino65]

Originariamente inviato da s12a

Non lo avrei tradotto con "pellicola". I cosiddetti film sottili sono strati nanometrici applicati per deposizione chimica/fisica; l'altro termine in Italiano fa pensare a rotoli o fogli preformati di materiale da applicare su una superficie per mezzi meccanici.

https://it.wikipedia.org/wiki/Film_sottile

Quindi nel caso si arrivi ad una commercializzazione, non sarebbe possibile convertire vecchi pannelli già installati o no.

[AlPaBo]

Originariamente inviato da DevilsAdvocate

Se non ricordo male i fotoni blu sono meno dei rossi (B/R ratio circa 0,65) ma trasportano più energia (per questo ci possono essere efficienze > 100%).

Un'efficienza di conversione b->r del 100% significherebbe aumentare del 65% quella dei pannelli solari, e non è poco!!!!

Peraltro non sono molto d'accordo sulla definizione di efficienza citata nell'articolo. In contesto energetico l'efficienza riguarda l'energia, non il numero di fotoni.
Per cui una efficienza del 100% o addirittura superiore non è possibile.
L'errore è nella traduzione: nella news originale scrivono che «Shifting […] percent of the light», e dicono che questo migliorerà l'efficienza. Corretto, ma diverso da quanto qui riportato.

[s12a]

Originariamente inviato da ginogino65

Quindi nel caso si arrivi ad una commercializzazione, non sarebbe possibile convertire vecchi pannelli già installati o no.

Se si parla di film sottili come uno degli articoli linkati fa, deve necessariamente essere un trattamento da effettuare durante la fase di produzione della cella solare, non una pellicola da applicare in seguito.



https://pubs.rsc.org/en/content/arti.../mh/d2mh00483f

Abstract

When excited by photons with energies greater than 2.2 eV, the bandgap energy, Yb-doped Cs2AgBiBr6 thin films synthesized via physical vapor deposition emit strong near-infrared luminescence centered at ∼1.24 eV via the Yb3+ 2F5/2 → 2F7/2 electronic transition. Robust, reproducible, and stable photoluminescence quantum yields (PLQY) as high as 82.5% are achieved with Cs2AgBiBr6 films doped with 8% Yb. This high PLQY indicates facile and efficient energy transfer from the perovskite host, Cs2AgBiBr6, to Yb, making Cs2AgBiBr6 the most promising lead-free down-conversion material.

[Notturnia]

l'energia convenzionale del sole è 1 kW/m2 quando si fanno considerazioni "da bar"
un pannello da 2 metri quadri rende circa 500 W e quindi l'efficienza è del 25% circa..

quando parlano di efficienza sui pannelli almeno scrivono giusto, il problema poi sono le notizie marketing dove le percentuali sono messe senza senso

ma è vero che oggi usiamo solo una parte della forma d'onda dello spettro solare

basti pensare a cosa succede alla luce che entra in acqua se si vuole capire dove sta la maggiore energia e solo la luce blu passa i 10 metri
poter fare uno shift di frequenza e alzarla in modo che diventi utilizzabile sarebbe importante anche fosse solo passare dal 23% al 30% di efficienza complessiva sarebbe una bellissima cosa

poi sarebbe bello anche aumentare la quantità di ore in cui un pannello funziona perchè ricordiamoci che parliamo di pannelli che hanno un funzionamento equivalente di 1.100 ore anno su un insolazione di 4.300 ore anno e quindi se dovessimo vedere l'efficienza reale di un pannello la cosa cambia

23% di efficienza nelle condizioni di perfetta insolazione su un insolazione utilizzabile equivalente del 25% del totale e quindi abbiamo solo recuperato il 6-7% dell'energia che il sole ci da in un anno.. c'è molto da fare ancora per poter chiamare "efficiente" un pannello solare per cui tutto va bene e fa piacere ma che sia diano una mossa visto che in 20 anni siamo saliti dal 10% al 23% del 25% del totale.. serve decisamente di più per il mondo

[CrapaDiLegno]

Originariamente inviato da Notturnia

l'energia convenzionale del sole è 1 kW/m2 quando si fanno considerazioni "da bar"
un pannello da 2 metri quadri rende circa 500 W e quindi l'efficienza è del 25% circa..

quando parlano di efficienza sui pannelli almeno scrivono giusto, il problema poi sono le notizie marketing dove le percentuali sono messe senza senso

ma è vero che oggi usiamo solo una parte della forma d'onda dello spettro solare

basti pensare a cosa succede alla luce che entra in acqua se si vuole capire dove sta la maggiore energia e solo la luce blu passa i 10 metri
poter fare uno shift di frequenza e alzarla in modo che diventi utilizzabile sarebbe importante anche fosse solo passare dal 23% al 30% di efficienza complessiva sarebbe una bellissima cosa

poi sarebbe bello anche aumentare la quantità di ore in cui un pannello funziona perchè ricordiamoci che parliamo di pannelli che hanno un funzionamento equivalente di 1.100 ore anno su un insolazione di 4.300 ore anno e quindi se dovessimo vedere l'efficienza reale di un pannello la cosa cambia

23% di efficienza nelle condizioni di perfetta insolazione su un insolazione utilizzabile equivalente del 25% del totale e quindi abbiamo solo recuperato il 6-7% dell'energia che il sole ci da in un anno.. c'è molto da fare ancora per poter chiamare "efficiente" un pannello solare per cui tutto va bene e fa piacere ma che sia diano una mossa visto che in 20 anni siamo saliti dal 10% al 23% del 25% del totale.. serve decisamente di più per il mondo

Aumentare l'efficienza della cella solare è una delle cose più importanti da fare se si punta nel futuro ad avere energia prodotta in questo modo.
Purtroppo non si può fare nulla per le diverse condizioni di insolazione, a meno di non mettere le centrali nel deserto all'equatore dove l'hai al massimo e per incidenza e per ore di insolazione senza nuvole.

Quello che pochi considerano sempre è il costo energetico necessario per produrre un pannello solare. Tutti pensiamo, giustamente, che l'energia solare sia gratis, ma la sua conversione in energia fruibile non lo è e il pannello solare ha un costo in termini energetici di produzione e smaltimento.
Oltre ai conti che hai fatto riguardo alla efficienza assoluta, quando diventa il guadagno reale se consideriamo costruzione e demolizione del pannello stesso?

E non è che questi film aggiunti hanno costo energetico nullo.
E consideriamo che comunque maschereranno di qualche punto percentuale il passaggio della luce infrarossa che arriverebbe se non ci fossero.

[ginogino65]

Originariamente inviato da CrapaDiLegno

Quello che pochi considerano sempre è il costo energetico necessario per produrre un pannello solare. Tutti pensiamo, giustamente, che l'energia solare sia gratis, ma la sua conversione in energia fruibile non lo è e il pannello solare ha un costo in termini energetici di produzione e smaltimento.
Oltre ai conti che hai fatto riguardo alla efficienza assoluta, quando diventa il guadagno reale se consideriamo costruzione e demolizione del pannello stesso?

Direi che il costo energetico tra produrre un pannello senza questo film e uno con il film, sia ininfluente in quanto il pannello sarebbe prodotto lo stesso, sia con il film che senza.

Originariamente inviato da CrapaDiLegno

E non è che questi film aggiunti hanno costo energetico nullo.
E consideriamo che comunque maschereranno di qualche punto percentuale il passaggio della luce infrarossa che arriverebbe se non ci fossero.

Per quanto riguarda il costo necessario per produrre un pannello con questo film, dipende essenzialmente dalla resa della produzione energetica (se la resa è alta, un impianto da 3kw potrà essere formato da meno pannelli) e dalla durata del film.

[Sandro kensan]

Originariamente inviato da CrapaDiLegno

Aumentare l'efficienza della cella solare è una delle cose più importanti da fare se si punta nel futuro ad avere energia prodotta in questo modo.
Purtroppo non si può fare nulla per le diverse condizioni di insolazione, a meno di non mettere le centrali nel deserto all'equatore dove l'hai al massimo e per incidenza e per ore di insolazione senza nuvole.

Quello che pochi considerano sempre è il costo energetico necessario per produrre un pannello solare. Tutti pensiamo, giustamente, che l'energia solare sia gratis, ma la sua conversione in energia fruibile non lo è e il pannello solare ha un costo in termini energetici di produzione e smaltimento.
Oltre ai conti che hai fatto riguardo alla efficienza assoluta, quando diventa il guadagno reale se consideriamo costruzione e demolizione del pannello stesso?

E non è che questi film aggiunti hanno costo energetico nullo.
E consideriamo che comunque maschereranno di qualche punto percentuale il passaggio della luce infrarossa che arriverebbe se non ci fossero.

Questo è l'unico commento sensato su 10 che ho letto.

Questo film ha un costo energetico per cui occorrono moltissimi kWh per depositarlo perciò il pannello in fin dei conti parte con un handicap energetico ancora più grande. Inoltre questo film non è trasparente e quindi tutte le lunghezze d'onda avranno un po' più di difficoltà per arrivare alle celle fotovoltaiche. Come un vetro che è si trasparente ma che un po' ferma la luce. Quindi abbiamo qualche % in meno di luce utile che arriva alle celle.

Hanno sicuramente visto che il gioco vale la candela e che l'incremento di efficienza dovuto a questo film è superiore al deteriororamento di efficienza sulle altre lunghezze d'onda ma è un dare-avere.

Inoltre i pannelli diventano sempre più energivori e quindi se nella loro vita danno 1100 ore all'anno per 25 anni per 0.230 kWh per metro quadro (efficienza 23%), partono da un notevole costo energetico per produrli che è sempre più elevato.

[CrapaDiLegno]

Originariamente inviato da ginogino65

Direi che il costo energetico tra produrre un pannello senza questo film e uno con il film, sia ininfluente in quanto il pannello sarebbe prodotto lo stesso, sia con il film che senza.




Per quanto riguarda il costo necessario per produrre un pannello con questo film, dipende essenzialmente dalla resa della produzione energetica (se la resa è alta, un impianto da 3kw potrà essere formato da meno pannelli) e dalla durata del film.

Non so se non ho capito io o questa risposta che hai scritto non ha alcun senso.
Faccio un esempio: costo energetico per produzione del pannello solare 100.
Tempo vita del pannello solare 20 anni. In questo tempo, considerando tutte le variabili di esposizione, nuvolaglia, insolazione, incidenze e sporcizia rende 150. Poi lo devo smaltire, ma come ogni cosa che dismettiamo facciamo finta che lo portiamo in Bangladesh e ci penseranno i bambini là a smontarlo e a recuperare il recuperabile magnandosi loro la m3rda velenosa che è inevitabilmente contenuta. Quindi costo smaltimento = 1, giusto il trasporto fino a là.
Ora, se 'applicazione di questo film con questi materiali che non mi sembrano si trovino negli scavi per cantine (terre rare = lavorazione di immense quantità di materiale per estrarne poche) fa costare energeticamente il pannello 140, nonostante hai un incremento del 40% di efficienza, alla fine hai un rapporto costo produzione/produzione di 1,5 costante.

Questi ovviamente sono numeri che ho inventato io, ma non essendocene di effettivi, i dubbi sulla validità di questi avanzamenti mi vengono, perché non serve essere scienziati di fama mondiale per capire che ogni cosa ha il suo costo e questo va valutato verso il reale rendimento per capire se si è migliorati davvero oppure solo "in facciata" facendo finta che il problema costo di produzione/smaltimento non ci interessa perché l'energia usata (e il relativo inquinamento) se lo sobbarcano altri lontani da noi (per poi lamentarci che questi paesi sono quelli che inquinano di più e devono essere quelli che devono fare/disfare/migliorare prima degli altri).

Un po' come le auto elettriche che tutti oramai non possono più permettersi di criticare, perché altrimenti sei visto come un dinosauro che guarda al passato e dipende solo certi interessi) ma se poi vai in fondo a fare il conto energetico ti accorgi che è solo uno spostamento di inquinamento dalla città alla periferia senza reale risparmio energetico, quello che tutti professano voler fare ma che alla fine non fanno perché equivale a peggiorare le condizioni di vita.

Ne è testimonianza la questione fornitura energetica dopo il problema Russia: siamo così "indipendenti" con le energie alternative che dobbiamo correre ad accaparrarci nuovi fornitori di gas altrimenti quest'inverno lo passiamo a scaldarci con il bue e l'asinello.

Non c'è alcun miglioramento reale se non iniziamo a metterci in testa che dobbiamo consumare meno: fare carro armati da 2T che vanno ad energia elettrica "pulita" non è la soluzione, solo una menzogna su quello che saranno gli impatti futuri.

[calabar]

@CrapaDiLegno
Considera però che anche a parità di bilancio energetico se sposti la cappa d'inquinamento da dove vive la gente all'esterno hai un vantaggio, e se produci pannelli più piccoli a parità di corrente prodotta hai un vantaggio.

Questo ovviamente se supponiamo una parità del bilancio energetico.

Se il bilancio energetico fosse però favorevole? Nell'intera economia di costruzione di un pannello quanto può incidere questo nuovo strato una volta che il processo è stato studiato per essere industrializzato su larga scala?
Considerando la complessità di un pannello dubito possa incidere in percentuali paragonabili a quello che sembra essere il vantaggio che portano nella produzione di energia.
Penso che @ginogino65 intendesse proprio questo.

Discorso simile per quanto riguarda il bilanciamento tra energia prodotta ed energia usata per produrre il pannello. Siamo sicuri cioè che un rapporto di 3 a 2 che hai usato nel tuo esempio sia adeguato? Capisco che sia solo un numero d'esempio senza pretese di veridicità, ma per far si che l'esempio sia plausibile dovrebbe in qualche modo non essere troppo al di fuori della realtà.
Il dubbio credo sia lecito, non ho mai approfondito ma mi sembra strano che un oggetto che produce energia elettrica per almeno vent'anni possa richiedere per essere prodotto tanta energia.
EDIT: da una veloce ricerchina su Internet leggo che si dovrebbe rientrare in un periodo tra un anno e mezzo e quattro anni e mezzo a seconda delle tecnologia usata e dell'esposizione dei pannelli. Questo rapporto mi sembra già più plausibile (per quanto non conosca l'affidabilità della fonte), e si può supporre che non possa che migliorare con l'avanzamento tecnologico.

Certo, non stiamo ancora parlando di smaltimento, ma in quest'ultimo caso ricorda che va sempre paragonata l'energia necessaria ai processi di riciclo con quella necessaria per estrarre e raffinare nuovo materiale, quindi non si tratta di un costo assoluto.

[ginogino65]

Originariamente inviato da CrapaDiLegno

Non so se non ho capito io o questa risposta che hai scritto non ha alcun senso

Direi che è abbastanza semplice, i pannelli fotovoltaici indipendentemente da questo film, vengono prodotti lo stesso quindi preoccuparci del costo energetico legato alla produzione di ogni singolo pannello non è importante, se poi l'applicazione di questo film comporta anche un minimo aumento del costo energetico e se questo aumento è compensato da un miglior rendimento che permetta di costruire un impianto con meno pannelli o impianti più potenti, il maggior costo energetico per l'applicazione del film è compensato dalla maggior efficienza e dall'impiego di un numero di pannelli inferiori a quello necessario attualmente.

[Stefano Landau]

Originariamente inviato da calabar

@CrapaDiLegno
Considera però che anche a parità di bilancio energetico se sposti la cappa d'inquinamento da dove vive la gente all'esterno hai un vantaggio, e se produci pannelli più piccoli a parità di corrente prodotta hai un vantaggio.

Questo ovviamente se supponiamo una parità del bilancio energetico.

Se il bilancio energetico fosse però favorevole? Nell'intera economia di costruzione di un pannello quanto può incidere questo nuovo strato una volta che il processo è stato studiato per essere industrializzato su larga scala?
Considerando la complessità di un pannello dubito possa incidere in percentuali paragonabili a quello che sembra essere il vantaggio che portano nella produzione di energia.
Penso che @ginogino65 intendesse proprio questo.

Discorso simile per quanto riguarda il bilanciamento tra energia prodotta ed energia usata per produrre il pannello. Siamo sicuri cioè che un rapporto di 3 a 2 che hai usato nel tuo esempio sia adeguato? Capisco che sia solo un numero d'esempio senza pretese di veridicità, ma per far si che l'esempio sia plausibile dovrebbe in qualche modo non essere troppo al di fuori della realtà.
Il dubbio credo sia lecito, non ho mai approfondito ma mi sembra strano che un oggetto che produce energia elettrica per almeno vent'anni possa richiedere per essere prodotto tanta energia.
EDIT: da una veloce ricerchina su Internet leggo che si dovrebbe rientrare in un periodo tra un anno e mezzo e quattro anni e mezzo a seconda delle tecnologia usata e dell'esposizione dei pannelli. Questo rapporto mi sembra già più plausibile (per quanto non conosca l'affidabilità della fonte), e si può supporre che non possa che migliorare con l'avanzamento tecnologico.

Certo, non stiamo ancora parlando di smaltimento, ma in quest'ultimo caso ricorda che va sempre paragonata l'energia necessaria ai processi di riciclo con quella necessaria per estrarre e raffinare nuovo materiale, quindi non si tratta di un costo assoluto.

Questo era un discorso che mi ricordo si faceva 30 anni fa quando si iniziava a parlare di solare........ e li si diceva che un pannello solare in condizioni ottimali restituiva in 20 anni l'energia spesa per la sua costruzione e durava 30 anni....... quindi in condizioni normali secondo me non era nemmeno "produttivo"
Io infatti l'ho sempre visto per posti dove è difficile produrre o portare l'energia elettrica (zone isolate come rifugi in montagna ecc......)

Ora forse quel rapporto è migliorato...... ma bisogna anche capire di quanto......

Io in ogni caso per il fabbisogno elettrico punterei sul nucleare che purtroppo a causa di uno scellerato referendum è stato fermato.