Il presente rapporto descrive sinteticamente le attività di ricerca svolte da RSE nel Piano Annuale di Realizzazione 2017 nel Progetto “Solare fotovoltaico a concentrazione (CPV)”, nell’ambito dell’Accordo di Programma 2015-2017 della Ricerca di Sistema elettrico (RdS).

Lo scopo del progetto è stato quello di contribuire alla riduzione dei costi della tecnologia CPV per renderla più competitiva con le altre fonti energetiche, cercando di superare le barriere tecnologiche che ancora ne limitano la piena penetrazione nel mercato.

La ricerca di RSE, condotta anche in collaborazione con Istituti di ricerca e Operatori nazionali e internazionali, ha consentito di sviluppare e realizzare soluzioni tecnologiche innovative in tutte le fasi della filiera tecnologica del CPV, contribuendo principalmente 1) alla individuazione di nuovi materiali e processi realizzativi più economici per la crescita di celle CPV, 2) alla riduzione dei costi realizzativi dei moduli CPV, attraverso la realizzazione di moduli con dimensioni più compatte ed in grado di operare a più elevati fattori di concentrazione solare), 3) all’analisi delle cause che riducono la affidabilità dei moduli e, quindi, 4) alla riduzione dei costi di realizzazione, di gestione e di manutenzione dei sistemi di generazione CPV.

Nel corso del 2017, per consentire di realizzare celle CPV monolitiche a 4 giunzioni a basso costo InGaP/InGaAs/SiGeSn/Ge, sono stati perseguiti e raggiunti alcuni importanti obiettivi intermedi, quali in particolare 1) l’ottimizzazione della crescita delle sottocelle di InGaP e InGaAs, attraverso la riduzione di circa 100 °C della loro temperatura di deposizione (rispetto alla temperatura di crescita nelle celle a tripla giunzione), in modo da favorire una loro migliore integrazione nella cella a quadrupla giunzione, 2) la riduzione delle contaminazioni reciproche fra gli elementi del gruppo IV (Si, Ge e Sn) ed i composti III-V (Ga, In, P e As) al fine di realizzare i ternari SiGeSn, InGaAs ed InGaP nella medesima camera di crescita MOCVD, opportunamente modificata, raggiungendo un risultato che non era mai stata riportato in letteratura, 3) la messa a punto di processi post-crescita di celle multigiunzione miniaturizzate (2,4×2,4 mm2) ad elevata concentrazione (fino a 1000X) e 4) lo sviluppo di ottiche innovative e di rivestimenti antiriflettenti nanostrutturati per le celle CPV.

Inoltre, è stata effettuata la caratterizzazione di un prototipo di modulo CPV compatto, la validazione dell’algoritmo di MPPT innovativo, sviluppato da RSE, per inverter connessi a sistemi CPV e la verifica della precisione del sensore di puntamento solare a basso costo integrabile nel modulo CPV.

E’, infine, continuata l’attività di raccolta e gestione di dati nazionali di radiazione solare diretta e irradianza spettrale di vari siti nazionali, in collaborazione con i membri dell’apposito Consorzio. Nel corso di tale attività, è stato ottimizzato l’utilizzo dell’innovativo misuratore della radiazione solare diretta SSIM ed è stata perfezionata la procedura di verifica dei dati spettrali misurati.