Lo scorso maggio
IBM ha annunciato un risultato rivoluzionario nella ricerca sulla tecnologia fotovoltaica per i "parchi solari", in grado di 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 IBM 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. È la maggiore quantità di energia disponibile da una cella così piccola.
Se riuscirà a superare le sfide per trasferire il progetto dal laboratorio alla fabbrica, IBM ritiene che 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 IBM 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.
Il team di ricerca IBM ha sviluppato un sistema che ha conseguito risultati rivoluzionari accoppiando una cella solare commerciale a un sistema di raffreddamento a metallo liquido IBM, che utilizza metodi sviluppati per il settore dei microprocessori.
Nello specifico, il team IBM ha 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 IBM offre la migliore prestazione termica attualmente disponibile, e la tecnologia è stata 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.