L’energia solare comincia a “far gola” anche ai colossi informatici. E’ notizia di questi giorni, infatti, l’ingresso di Intel e IBM nel campo dell’energia solare. Le due aziende porteranno le loro esperienze e competenze nella lavorazione del silicio per produrre chip per la realizzazione di cellule fotovoltaiche.
IBM, in particolare ha poche settimane addietro annunciato interessanti risultati nella ricerca sulla tecnologia fotovoltaica per i “parchi solari”, grazie ai quali sarò possibile ridurre significativamente il costo dello sfruttamento dell’energia solare per produrre elettricità .
Imitando i giochi dei bambini che utilizzano una lente d’ingrandimento per bruciare una foglia o la tecnica che talvolta usano i campeggiatori per accendere il fuoco, gli scienziati hanno usato una grande lente per concentrare l’energia solare, catturando circa 230 watt, il valore più alto raggiunto in uno spazio così piccolo: una cella solare di un centimetro quadrato. Tale energia viene poi convertita in 70 watt di energia elettrica utilizzabile, circa cinque volte l’energia catturata dalle celle tipicamente impiegate nei parchi solari, che si affidano a concentratori fotovoltaici, o CPV. à la maggiore quantità di energia disponibile da una cella così piccola.
Se si riusciranno a superare le sfide per trasferire il progetto dal laboratorio alla fabbrica, si ritiene che si potrà ridurre significativamente il costo di un tipico parco solare basato su CPV. Grazie all’uso di un numero molto ridotto di celle fotovoltaiche in un parco solare e alla concentrazione di una maggiore quantità di luce su ciascuna cella con lenti più grandi, il sistema elaborato da Big Blue consente un vantaggio significativo in termini di costi, con un minor numero di componenti totali e nuove opportunità di produzione.
Ad esempio, passando da un sistema a 200 sun (un “sun” è un’unità di misura dell’energia catturata a mezzogiorno in una limpida giornata estiva), dove si concentrano sulla cella circa 20 watt di potenza, a 2000 sun, dove sul sistema della cella si concentrano 200 watt, il sistema IBM riduce il numero di celle fotovoltaiche e degli altri componenti di un fattore pari a 10.
Il trucco sta nella capacità di IBM di raffreddare la minuscola cella solare. Concentrare l’equivalente di 2000 sun su una superficie così piccola genera calore sufficiente a fondere l’acciaio inossidabile, un aspetto che i ricercatori hanno verificato direttamente nei loro esperimenti. Ma facendo leva sulle competenze maturate nel raffreddamento dei chip per computer, il team è riuscito a raffreddare la cella solare da oltre 1600 gradi Celsius ad appena 85 gradi Celsius.
I risultati iniziali di questo progetto sono stati presentati alla 33a conferenza degli IEEE Photovoltaic Specialists, dove i ricercatori IBM hanno illustrato in dettaglio come la loro interfaccia di raffreddamento a metallo liquido è in grado di trasferire il calore dalla cella solare a una piastra di raffreddamento in rame, con un’efficienza ineguagliata da qualsiasi altra tecnologia disponibile attualmente.
I ricercatori hanno sviluppato un sistema che ha permesso notevoli risultati accoppiando una cella solare commerciale a un sistema di raffreddamento a metallo liquido creato da IBM, il quale sfrutta metodi sviluppati per il settore dei microprocessori.
Nello specifico è stato utilizzato uno strato molto sottile di metallo liquido, fatto da un composto di gallio e indio, che è stato poi applicato tra il chip e il blocco di raffreddamento. Tali strati, denominati strati di interfaccia termica, trasferiscono il calore dal chip al blocco di raffreddamento, in modo tale da mantenere bassa la temperatura del chip. La soluzione a metallo liquido offre la migliore prestazione termica attualmente disponibile, grazie ad una tecnologia sviluppata per raffreddare i chip per computer ad alta potenza.
Si prevede che le tecnologie di energia solare a concentrazione offrano l’elettricità di origine solare a più basso costo per la generazione di energia su grande scala, ma il controllo della temperatura è un problema nelle celle dei concentratori ottici, a causa dell’elevata concentrazione di luce solare.
Intel ha deciso di mettere sul tavolo cinquanta milioni di dollari per lanciare una “startup”, la Spectrawatt, fissando come primo obbiettivo la produzione in un nuovo stabilimento dell’Oregon, a partire dal 2009, di cellule fotovoltaiche in silicio cristallino per una capacità di 60 megawatt.
IBM, invece, ha avviato una joint-venture con la Tokyo Ohka Kogyo e sta esplorando quattro aree principali della ricerca fotovoltaica: l’uso delle tecnologie attuali per sviluppare celle solari di silicio più economiche ed efficienti, lo sviluppo di nuovi dispositivi fotovoltaici a film sottile prodotti in soluzione (anziché nel vuoto), concentratori fotovoltaici e architetture fotovoltaiche della generazione futura basate su nanostrutture, quali punti quantici di semiconduttori e nanoconduttori.
[A cura di Mauro Notarianni]
