Nell’ambito delle attività della Ricerca di Sistema degli anni precedenti RSE ha sviluppato un sistema ottico innovativo per moduli fotovoltaici a concentrazione, poi brevettato, che consente di concentrare la radiazione solare con alta efficienza di raccolta (>80%) e alto fattore di concentrazione (>840 soli). Sempre nel corso delle attività di Ricerca di Sistema e del progetto UE Apollon, correlato al progetto, RSE ha inoltre sviluppato un sensore di puntamento solare a basso costo integrabile nei moduli. Nel quinquennio 2008-2013 RSE è stato coordinatore del citato progetto UE Apollon incentrato sullo sviluppo della tecnologia fotovoltaica. Tra i prodotti finali del progetto sono stati realizzati alcunimoduli fotovoltaici a concentrazione prototipali contenenti 32 unità ottiche.
Partendo dalla configurazione dei moduli del progetto Apollon, nella presente ricerca RSE ha realizzato diversi moduli fotovoltaici prototipali che integrano il suo sistema ottico e il sensore di puntamento solare. Sono state sviluppate diverse soluzioni tecniche che hanno permesso da un lato di ridurre i problemi legati alla dissipazione termica delle celle del modulo, identificando una tecnica d’incollaggio degli elementi che costituiscono i ricevitori, consentendo di ridurre la resistenza termica tra le celle e l’ambiente esterno, e dall’altro di risolvere alcuni problemi relativi alla costruzione e all’allineamento degli specchi del sistema ottico del modulo.
Si sono così realizzati 8 moduli contenenti 32 celle fotovoltaiche e 4 moduli contenenti 4 celle, che presentano un’alta efficienza di conversione (fino al 31,5% e 32,1% in condizioni standard STC rispettivamente per i moduli con 32 e 4 celle) e alto fattore di concentrazione (> 840 soli). I moduli sono stati caratterizzati dapprima singolarmente e quindi installati nella Test Faciliy di RSE, già realizzata nell’ambito delle attività del PAR 2013. E’ stato inoltre realizzato un sistema di telai mobili motorizzati su cui sono stati installati i moduli fotovoltaici montati sull’inseguitore solare della Test Facility allo scopo di ottimizzare l’allineamento dei singoli moduli per mezzo dei sensori di puntamento solare inessi integrati. I sensori di puntamento permettono inoltre di monitorare sul lungo periodo il mantenimento del corretto allineamento del sistema di moduli in caso di deformazioni termiche e meccaniche della vela dell’inseguitore solare, su cui sono installati, ed eventualmente di ripristinarlo utilizzando i telai motorizzati.
La Test Facility comprende un multiplexer di potenza, precedentemente sviluppato da RSE, che rende possibile il confronto contemporaneo, a parità di condizioni climatiche, delle prestazioni dei moduli. I moduli installati sull’inseguitore solare della Test Facility sono stati quindi connessi in stringhe perrealizzare un sistema fotovoltaico a concentrazione, che è stato quindi caratterizzato.
Nell’ambito dell’attività di raccolta dati della radiazione solare, già avviate nell’ambito dei PAR 2012- 2013, sono state sviluppate procedure di acquisizione e validazione dei dati di irradianza solare spettrale volte a renderli coerenti con i valori di irradianza diretta (DNI) misurati mediante pireliometri.
RSE ha partecipato alla quarta Campagna internazionale (Intercomparison) di misura comparativa della radiazione solare, che ha permesso di verificare la calibrazione degli strumenti utilizzati per la sua misura, elemento fondamentale per la valutazione delle performance dei moduli fotovoltaici.