Il fotovoltaico a concentrazione (CPV) offre prestazioni migliori rispetto al fotovoltaico planare (PV), ma la diffusione commerciale fatica a prendere piede a causa della complessità e dell’ingombro dei suoi sistemi ottici (comprensivi di ottiche primarie e secondarie), che richiedono procedure di allineamento precise e costose.

Moduli ibridi CPV/PV innovativi, che utilizzano strategie innovative di tracciamento solare, permettono l’implementazione di nuove soluzioni ottiche che consentano di superare le restrizioni introdotte dalla ristretta accettanza angolare, al fine di semplificare il progetto ottico del concentratore. In questo lavoro, un concentratore solare pionieristico per moduli ibridi CPV/PV innovativi, che utilizza lenti asferiche a simmetria non radiale, viene simulato e testato empiricamente.

Queste ottiche sfruttano l’asimmetria del movimento del sistema di tracciamento lungo i due assi ortogonali, e raggiungono una trasmittanza luminosa superiore all’80% entro la banda spettrale 300 – 1800 nm, nonostante l’intrinseco assorbimento nell’infrarosso dato dal materiale utilizzato e nonostante l’assenza di un rivestimento antiriflesso. Il concentratore solare è formato da una singola lente primaria sottile in PMMA, con un fattore di concentrazione geometrica di 400X.

Il profilo della lente è stato determinato ed ottimizzato per diversi angoli di incidenza, al fine di massimizzarne le prestazioni nelle diverse condizioni operative nell’intervallo di accettanza angolare ±17° e ±5°, lungo le due direzioni ortogonali. Il sistema ottico, realizzato su banco ottico, è stato caratterizzato sperimentalmente con una lampada allo xenon quasi-collimata, i risultati ottenuti sono in buon accordo con le simulazioni.

Queste ottiche innovative costituiscono una soluzione promettente per lo sviluppo di moduli PV di nuova generazione, caratterizzati da elevati rendimenti energetici, bassi costi, e ridotto impatto ambientale.