Celle solari di carta che aumentano la trasparenza e l'assorbimento della luce

Una nuova ricerca nel campo dei materiali per il fotovoltaico dimostra il fatto che sia possibile rendere i pannelli ancora più naturali ed efficienti per mezzo della semplice carta. La ricerca è nata e si sta sviluppando dalla coordinazione di vari team di ricercatori appartenenti a varie università, ovvero dell'Università del Maryland, l'Università del Sud della Cina di tecnologia, e l'Università del Nebraska-Lincoln.

I risultati sono resi pubblici in un articolo congiunto pubblicato su "Nano Letters". Le ricerche hanno puntato sulle varie qualità della carta.

Questo materiale è estremamente versatile e rispettoso dell'ambiente, essendo biodegradabile e reperibile in natura, ma soprattutto ha delle qualità ottiche molto elevate rispetto ad altri materiali sintetici e plastici che potrebbero essere molto utili per catturare le radiazioni solari.

Il vantaggio più importante della fibra di legno, che in maniera netta distingue questo materiali da tutti gli altri, è l'ottimo compromesso tra trasparenza ottica e opacità. Queste due caratteristiche fisiche corrispondono a due precisi comportamenti nei confronti delle radiazioni luminose.

Nello specifico, la trasparenza ottica è necessaria per permettere al materiale la trasmissione della luce all'interno della sua struttura, come un minor numero di impedimenti possibili, mentre l'opacità, al contrario, ha il ruolo di mantenere questa luce assorbita e disperderla all'interno del materiale. Quando si parla si trasmissione luminosa, quindi, sono fondamentali entrambi i fattori, perché alla luce deve essere consentito un ingresso immediato all'interno del materiale e ne deve essere impedita la dispersione al di fuori dello stesso.

Procedimento per la produzione del substrato in fibre di legno per celle fotovoltaiche

(Procedimento per la produzione del substrato in fibre di legno per celle fotovoltaiche)

Trasparenza e opacità determinano le prestazioni dei materiali scelti come substrato dei pannelli fotovoltaici. I materiali sintetici hanno valori altri di trasparenza, circa il 90%, ma molto bassi di opacità, inferiori al 20%, mentre i nuovi materiali a base di fibra di legno, a parità di trasparenza, alzano anche il livello di opacità fino a ben il 60%. Una rivoluzione, quindi.

Come si legge dall'articolo, il motivo principale di questa netta differenza di prestazioni sta proprio nella microstruttura interna dei singoli materiali, ovvero la carta possiede una porosità molto inferiore (struttura nanoporosa anziché microporosa) e un numero inferiore di microcavità, responsabili della dispersione della luce e quindi della bassa trasparenza generica.

Per trasformare la struttura interna delle fibre di legno, i ricercatori hanno sperimentato un nuovo trattamento, chiamato TEMPO, che ha evita che il legno si gonfi e collassi durante le operazioni di restringimento della struttura.

Per quanto riguarda le applicazioni al fotovoltaico, questa nuova carta a base di fibra di legno è stata usata per rivestire una lastra di silicio. I risultati sono stati ottimi perché l'assorbimento della luce, in questo modo, è stato aumentato del 10%, aumentandone di conseguenza l'efficienza del pannello.

AutoreDott.ssa Chiarina Tagliaferri

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