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17.12.2021

Celle solari fotovoltaiche sempre più efficienti grazie all’innovativo simulatore del MIT

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un simulatore computazionale open source che indica quali modifiche effettuare sulle celle solari fotovoltaiche per migliorarne le performance

I materiali, lo spessore e la disposizione geometrica sono i fattori su cui gli esperti nel campo dell’energia solare stanno lavorando per ottenere celle fotovoltaiche sempre più prestanti e convenienti.

Per far questo si usano dei simulatori computazionali che danno la possibilità di analizzare come diversi input influenzano l’output della cella solare, e quindi di valutare ciascuna modifica dei fattori effettuata sulla cella solare, senza dover creare fisicamente una nuova cella ogni volta. Il limite di questi simulatori è che essi sono in grado di lavorare su un fattore alla volta, e quindi il progresso va a rilento, perché bisogna effettuare diverse simulazioni prima di arrivare ad ottenere il risultato atteso.

Un gruppo di ricercatori del MIT, il prestigioso istituto tecnologico del Massachusetts, in collaborazione con degli esperti di Google Brain, ha creato un innovativo strumento tramite il quale si riescono a sviluppare nuove celle solari fotovoltaiche altamente efficienti senza perdere troppo tempo.

Questo nuovo simulatore computazionale infatti è in grado di prevedere se le modifiche effettuati sui materiali o sul design incidono positivamente sulle prestazioni delle celle fotovoltaiche sviluppate: in questo modo sarà possibile valutare un intero progetto alla volta e il sistema sarà anche in grado di fornire precise indicazioni sulle modifiche per migliorare le prestazioni delle celle.

Il nuovo simulatore del MIT è quindi in grado di prevedere l’efficienza della cella solare, mostrando come questa sia influenzata dai vari parametri: è infatti in grado di dire come varia a seconda del materiale utilizzato o dello spessore degli strati, fattore che incide fortemente nelle performance delle celle solari. Altre variabili che possono essere valutate riguardano la quantità di drogaggio che ogni strato riceve, o la costante dielettrica degli strati isolanti, o ancora il bandgap, una misura dei livelli energetici dei fotoni di luce che possono essere catturati dai diversi materiali utilizzati negli strati delle celle solari.

Un nuovo strumento che snellisce la procedura di simulazione, e che consentirà di scoprire più rapidamente nuove celle solari con prestazioni più elevate, poiché, come afferma Sean Mann del MIT "possiamo seguire una traiettoria di cambiamento perché il simulatore ti dice in quale direzione vuoi cambiare il tuo dispositivo. Ciò rende il processo molto più veloce perché invece di esplorare l'intero spazio delle opportunità, puoi semplicemente seguire un unico percorso".

Ad oggi, il simulatore lavora solo su configurazioni unidimensionali delle celle solari, che comunque riguardano la maggior parte delle celle solari attualmente, e quindi bisognerà lavorare per arrivare anche a quelle bidimensionali e tridimensionali. Ma si tratta di un codice open source, quindi può essere migliorato e aggiornato da chiunque lavori nel campo.

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