Per incrementare l’autoproduzione e soddisfare la domanda locale di energia, sta trovando sempre più applicazione l’integrazione della tecnologia fotovoltaica negli edifici, di solito indicata con l’acronimo BIPV. Fra le applicazioni emergenti della tecnologia FV vi è quella riguardante i cosiddetti concentratori luminescenti, costituiti da lastre di PMMA semitrasparenti, contenenti apposite nanoparticelle (coloranti) che hanno la capacità di assorbire parte della luce solare e di riemetterla in uno stretto intervallo di lunghezze d’onda, dando così una colorazione particolare alla lastra. Ai bordi del concentratore luminescente sono installate delle celle fotovoltaiche che convertono in energia elettrica quella parte dell’energia luminosa che incide sulla lastra, rimane intrappolata al suo interno e raggiunge i bordi. In questo modo si ottengono dei moduli fotovoltaici di semplice fabbricazione che possono sostituire alcune finestre di un edificio, con particolari effetti estetici, e unire alla funzione architettonica quella energetica.

Nel 2018 RSE ha proseguito l’attività di ricerca avviata nell’anno precedente, al fine di valutare, tramite misure sperimentali e simulazioni numeriche, il potenziale incremento delle prestazioni energetiche conseguibile da un concentratore luminescente di dimensioni realistiche per applicazioni BIPV (aventi 50 cm di lato contro i 10 cm di lato della lastre studiate precedentemente). Tale analisi ha rilevato un rapporto di concentrazione energetico di circa cinque volte superiore rispetto a quello determinato su lastre di piccola dimensione. È stata quindi progettata la cella fotovoltaica all’InGaP da inserire nel modulo luminescente, in particolare ne è stata definita la geometria ideale e la griglia metallica per minimizzare i fenomeni di resistenza serie e massimizzare la raccolta della luce.

Il valore di efficienza del modulo luminescente è stato quindi calcolato in condizione di distribuzione uniforme e distribuzione reale della radiazione ai bordi della lastra, assumendo di disporre celle solari di InGaP su ogni lato della lastra. È stato possibile valutare un valore di efficienza massima teorica raggiungibile dal modulo luminescente vicino al 2%. I dati delle simulazioni hanno dimostrato che il modulo luminescente con celle all’InGaP può produrre una potenza del 50% superiore a quella prodotta dallo stesso modulo con celle al silicio. Per ridurre le perdite di potenza dovute al diverso valore di corrente prodotta dalle celle fotovoltaiche (perdite di mismatch), per effetto della illuminazione non uniforme presente al bordo della lastra luminescente, è stato progettato un layout elettrico ottimale del modulo

L’ottimizzazione del layout del modulo ha permesso di ridurre le perdite di mismatch a livello di stringa dal 26% al 11%. e a livello di modulo dal 30% al 13%