Finestre fotovoltaiche con il nanosilicio

Le finestre fotovoltaiche stanno arrivando nelle nostre case grazie al lavoro dai ricercatori del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca.

Le finestre fotovoltaiche utilizzano nanosfere di silicio per i concentratori solari luminescenti (LSC) che sono l’elemento fondamentale della tecnologia perfezionata dai ricercatori milanesi.
Le finestre fotovoltaiche sono la prossima frontiera nel settore delle energie rinnovabili in quanto permettono di aumentare a dismisura le superfici di un edificio sfruttabili per la produzione di energia elettrica, senza alterarne l’estetica. Una delle strategie più promettenti per la loro produzione è proprio quella degli LSC che sono che lastre di plastica contenenti dei particolari materiali otticamente attivi capaci di assorbire una parte della radiazione solare e concentrarla sui loro bordi. Qui, in maniera del tutto invisibile per l’utente, vengono installate celle fotovoltaiche tradizionali che convertono la luce in corrente elettrica. Gli LSC possono quindi essere integrati nelle vetrocamere a doppio o triplo vetro che normalmente equipaggiano gli attuali infissi convenzionali, trasformandoli a tutti gli effetti in pannelli solari semitrasparenti.
Negli ultimi tre anni la ricerca sugli LSC ha subito una improvvisa accelerazione, grazie tra l’altro a ricerche condotte proprio in Italia, ma resta comunque difficile trovare materiali idonei per l’assorbimento e la concentrazione della luce solare. Fino a ieri i migliori risultati erano stati ottenuti con sistemi relativamente complessi a base di elementi potenzialmente tossici come il cadmio, o non propriamente economici come l’indio e il selenio. Da oggi invece sarà possibile sostituire questi elementi con delle nanosfere di silicio. Grazie a questi risultati, l’obiettivo di arrivare a pannelli fotovoltaici semitrasparenti e a basso costo, con efficienze fino al 5 per cento, è ormai a portata di mano.

“Il silicio – spiegano i ricercatori – è economico, abbondante in natura, non tossico e capace di assorbire piuttosto bene la luce solare. Tuttavia, nella sua forma convenzionale, non è in grado di riemettere la luce una volta che l’ha assorbita, tanto è vero che viene usato per le celle solari classiche che sono del tutto opache. In questo lavoro, che abbiamo condotto in collaborazione con l’Università del Minnesota, siamo riusciti ad ingannare la natura riducendo le dimensioni dei nostri cristalli di silicio a pochi miliardesimi di millimetro. Su questa scala dimensionale è come se la natura non lo riconoscesse più come silicio e quindi gli permette di comportarsi come un eccellente emettitore che funziona benissimo all’interno dei nostri LSC.”

Le nanosfere appositamente ingegnerizzate dai ricercatori dell’Università Bicocca, sono alla base di un portafoglio di brevetti che ha dato vita, lo scorso ottobre, allo spin off universitario Glass To Power, nato con l’obiettivo di sviluppare l’attività di ricerca industriale necessaria a trasformare dei prototipi di laboratorio in finestre fotovoltaiche commerciabili.
L’articolo nei quali gli scienziati milanesi descrivo la loro scoperta si può leggere sul sito Nature Photonic.

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