Performance Optimization of Luminescent Solar Concentrator Photovoltaic Systems

Lo scopo di questo lavoro è l'ottimizzazione di sistemi fotovoltaici basati su concentratori solari a luminescenza, questi dispositivi non sono di nuova concezione ma, al momento, non è ancora disponibile un'analisi approfondita di sistemi dalle dimensioni adatte alla costruzione di dispositivi per integrazione architettonica. Per questa ragione, in questo lavoro, vengono analizzate le prestazioni di LSC costruiti impiegando diversi pigmenti, dimensioni e configurazioni ottiche così come l'effetto dell'auto-assorbimento sullo spettro di emissione del dispositivo, inoltre le differenti configurazioni ottiche sono state anche sottoposte a diverse condizioni di ombreggiamento così da identificare la più efficiente non solo in condizioni di lavoro ideali ma anche in uno scenario più simile alle reali condizioni di impiego di un dispositivo mirato all'integrazione architettonica. I prototipi sono stati costruiti a seguito di un ampio lavoro di simulazione del loro comportamento ottico mirato alla selezione delle configurazioni più promettenti, in particolare non è stata tenuta in considerazione solo l'efficienza ma anche la scalabilità del progetto e la facilità di assemblaggio: caratteristiche importanti per un prototipo che dovrebbe essere oggetto di trasferimento tecnologico dalla ricerca all'industria. Il primo risultato ottenuto è la dimostrazione della fattibilità di LSC di grandi dimensioni, ben oltre la comune dimensione da laboratorio di 5x5cm, inoltre, si è anche dimostrato come le prestazioni degli LSC possano essere incrementate con una contemporanea riduzione dei costi applicando pellicole riflettenti sui bordi così da uniformare il profilo di irradianza sulle celle. Tuttavia il risultato più significativo ottenuto è di aver dimostrato come sistemi con un ridotto numero di celle accoppiate a pellicole riflettenti poste sui lati rimanenti dell'LSC possano fornire un'efficienza maggiore rispetto ai sistemi tradizionali con le celle posizionate su quattro lati. Questi sistemi hanno anche mostrato una minore sensibilità agli effetti dell'ombreggiamento che rappresenta un risultato fondamentale per una tecnologia mirata all'integrazione architettonica, sottolineandone il progresso da argomento di ricerca a tecnologia con buone premesse di trasferimento verso l'industria.