Fotovoltaico: innovativa batteria a flusso solare

Il laboratorio Song Jin del dipartimento di chimica dell’Università del Wisconsin-Madison, in collaborazione con altre Università, ha sviluppato un’innovativa batteria a flusso solare altamente efficiente e di lunga durata che permette, in un solo dispositivo, di produrre, immagazzinare e fornire l’elettricità rinnovabile.

Il nuovo dispositivo, che unisce fotovoltaico e accumulo, è costituito da celle solari al silicio combinate con materiali solari avanzati integrati con componenti chimici progettati ad hoc, in modo da garantire efficienza, stabilità e lunga durata.

La batteria a flusso solare ha raggiunto un nuovo record di efficienza del 20%, superiore alla maggior parte delle celle solari al silicio disponibili in commercio utilizzate oggi ed è del 40% più efficiente del precedente modello a flusso solare sviluppato dal laboratorio Jin.

Nel 2018 il dipartimento ha creato una prima batteria a flusso solare che utilizzava un triplo strato di materiali solari efficienti, ma costosi, che ha raggiunto un’efficienza complessiva del 14%. I problemi di corrosione hanno però ridotto notevolmente la durata del dispositivo. I ricercatori hanno così utilizzato le perovskiti, un materiale più prestazionale per le celle fotovoltaiche: negli ultimi 10 anni l’efficienza di conversione solare di questi materiali è arrivata a oltre il 25%. Recenti studi stimano inoltre che la perovskite possa anche aumentare l’efficienza delle tradizionali celle solari al silicio catturando più energia dal sole.

I ricercatori hanno così realizzato le celle solari perovskite-silicone aggiungendo uno strato di protezione sulla superficie di silicio.

Per quanto le batterie a flusso solare siano oggi ancora molto lontane dalla commercializzazione, va sottolineato che hanno il potenziale per assicurare la produzione e l’immagazzinamento affidabile di energia elettrica per l’illuminazione, i telefoni cellulari o altri usi fondamentali, con sviluppi particolarmente interessanti per le aree remote.

Il dispositivo unisce i vantaggi delle celle fotovoltaiche, che convertono la luce del sole in elettricità, con quelli delle batterie a flusso, che utilizzano serbatoi di prodotti chimici liquidi per immagazzinare l’energia, che possono reagire per produrre elettricità ed essere ricaricate dalle celle solari.

Rispetto alle batterie al piombo o agli ioni di litio, le flow batteries sono meno costose, ma anche meno potenti, e potrebbero diventare una scelta ideale per l’immagazzinamento dell’elettricità. Il team di ricerca sta continuando a lavorare per diminuire i costi, aumentare ulteriormente l’efficienza e sviluppare soluzioni per l’accumulo anche su grande scala.

La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista rivista Nature Materials. Il laboratorio Jin ha collaborato con ricercatori della University of New South Wales e della University of Sydney in Australia, della Utah State University, della King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita e della City University of Hong Kong.

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