• Articolo Milano, 7 agosto 2015
  • Fotovoltaico: da oggi non si spreca neppure un fotone

  • Due lavori differenti, ma entrambi dedicati all’up-conversion dei fotoni, indicano la strada per migliorare l’efficienza del fotovoltaico

Fotovoltaico: da oggi non si spreca neppure un fotone

 

(Rinnovabili.it) – Nonostante i grandi miglioramenti raggiunti in questi anni, il fotovoltaico non è ancora in grado di sfruttare tutto lo spettro solare: nel migliore dei casi i dispositivi arrivano a raccogliere solo due terzi della luce disponibile.

Un passo avanti in questa direzione lo hanno compiuto due studi differenti, pubblicati proprio in questi giorni. Il primo appartiene all’Università di Milano-Bicocca che, in collaborazione con l’Università Kyushu in Giappone, ha creato nuovo materiale composto da invisibili nanocristalli ibridi metallo-organici. Questi cristalli si comportano come piccolissime antenne fluorescenti, migliorando l’efficienza di raccolta della luce delle celle solari. In che modo? Catturando la radiazione normalmente sprecata e convertendola in fotoni ad alta energia (il cosiddetto meccanismo di up-conversion) che vengono poi facilmente assorbiti dai dispositivi.

 

«In questo sistema – spiega Angelo Monguzzi, assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca – le molecole convertitore sono artificialmente organizzate in un reticolo ordinato che favorisce il trasporto dell’energia assorbita massimizzando l’efficienza di conversione della luce solare». I vantaggi di questa tecnica sono quasi ovvi: l’alta efficienza di conversione permette al fotovoltaico di funzionare anche in condizioni di luce debole, al contrario di altri meccanismi studiati che funzionano solo se sottoposti a una radiazione pari a migliaia di soli. «La realizzazione di questo materiale concettualmente complesso – aggiunge lo scienziato italiano – porterà anche allo sviluppo di nuovi materiali ibridi avanzati da impiegare in altri campi della fotonica e dell’optoelettronica, per esempio per produrre circuiti flessibili e LED». Lo studio “Fast and long-range triplet exciton diffusion in metal–organic frameworks for low power photon up-conversion”, è stato pubblicato sulla rivista Nature Materials (doi:10.1038/nmat4366).

 

Nella direzione dell’upconverting dei fotoni si è mosso anche il lavoro di un team di chimici dell‘Università della California di Riverside. La chiave di questa ricerca è il materiale composito ibrido, una combinazione di nanoparticelle di semiconduttori inorganici con composti organici. Cosa succede quando esposto ai raggi luminosi? Il componente inorganico può assorbire due fotoni (normalmente scartati perché energeticamente troppo inferiori) e passa la loro energia al componente organico per la combinazione di un fotone con un livello di energia maggiore, che la cella può sfruttare normalmente. La possibilità di utilizzare porzioni scartate dello spettro solare potrebbe aumentare l’efficienza fotovoltaica del 30 percento o più. Lo studio Hybrid Molecule–Nanocrystal Photon Upconversion Across the Visible and Near-Infrared”  è stato pubblicato su Nano Letters.

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