Sistemi fotovoltaici a concentrazione basati sulla separazione spettrale della radiazione solare

I sistemi fotovoltaici a concentrazione permettono di superara i limiti della tecnologia attuale legati alla reperibilità e al lungo payback energetico del materiale di base (feedstock). L’efficienza dei sistemi a concentrazione non è significativamente superiore rispetto a quella dei sistemi piani in quanto essa è legata alla risposta spettrale del dispositivo a semiconduttore utilizzato per la conversione fotovoltaica. Al fine di superare questo limite abbiamo proposto un approccio basato sulla separazione spettrale della radiazione solare tramite un sistema ottico tricroico che invia su tre ricevitori fotovoltaici spettralmente selettivi - basati su Si, GaAs e InGaP - la banda energetica per la quale essi presentano l’efficienza di conversione più elevata. Un opportuno design del collettore permette di ottenere un fattore di concentrazione differenziato (da 100x a 250x) sui diversi ricevitori, a seconda della loro capacità di operare in condizioni di elevato flusso luminoso. I ricevitori basati su semiconduttori composti III-V sono realizzati su “substrati virtuali” in SiGe depositato per etero-epitassia su substrati in silicio cristallino. I sistemi a separazione spettrale possono raggiungere una efficienza del 30%, dimostrando di essere competitivi con quelli basati su celle a tripla giunzione.