Le nanoparticelle plasmoniche migliorano l'efficienza nel fotovoltaico
Giornalmente vengono prodotte ricerche e pronostici che riguardano le energie rinnovabili e quello che si tenta di fare è cercare sempre di superare quelli che sono stati i risultati ottenuti. Il fotovoltaico si sta avvicinando negli anni alle nanoparticelle e alle nanostrutture, soprattuto quelle plasmoniche.
Ma cos'è la plasmonica? E' una parte della fisica che studia la proprietà dei plasmoni, i quali rappresentano "un'eccitazione collettiva associata alle oscillazioni del plasma di elettroni contenuti in un sistema. Il plasmone è un quanto delle oscillazioni di plasma, ovvero una quasiparticella risultante dalla quantizzazione delle oscillazioni di plasma".
Vediamo allora quali sono stati le ricerche plasmotiche che si sono susseguite negli ultimi anni e che hanno cercato di portare dei risultati nel fotovoltaico.
Secondo dei ricercatori della Pensylvania University "il materiale plasmotico potrebbe essere utilizzato anche per migliorare l'efficienza delle celle solari". Queste permetterebbero infatti di evitare una maggiore dispersione della luce, rispetto a quanto avviene normalmente. Addirittura si parla di nanoparticelle d'oro, che incrementano del 20% l'efficienza delle celle fotovoltaiche, che usano polimeri a base di carbonio. A quanto detto dagli studiosi dell'Università della California "si è visto infatti che le nanoparticelle d'oro creano un forte campo elettromagnetico e concentrano la luce in modo da farla assorbire meglio dalle due pellicole della cella". Il direttore responsabile del progetto ha inoltre sottolienato che "quando delle nanostrutture di un certo metallo sono esposte alla luce visibile, gli elettroni di conduzione del metallo possono essere sottoposti a un'oscillazione collettiva che consente di assorbire una grande quantità di luce. Questa eccitazione viene chiamata plasmone di superficie".
Più è sottile la cella solare più gli elettroni arrivano agli elettrodi e si trasformano in elettricità. Tanto che nell'università di Stanford, il direttore del centro per il fotovoltaico molecolare avanzato, McGehee, ha dichiarato di aver impresso "in una cella solare una nanostruttura a nido d'ape su uno strato metallico di titanio, immergendo il tutto in un pigmento fotosensibile che impregna la nanostruttura a nido d'ape. Infine è stato aggiunto uno strato di argento per rendere la struttura più resistente: il tutto prende una forma di un contenitore per uova, con punti più elevati e zone depresse, a una scala di pochi millesimi di micron. La luce interagisce con i dossi creati nello strato di argento dando origine l'effetto plasmonico. Ma per ottenerlo occorre che i rilievi abbiano particolare diametro e altezza, e siano intervallati a una distanza ottimale". Riuscendo ad ottenere un incremento di efficienza del 20%.
(Il tradizionale impianto fotovoltaico che acquisisce energia dal sole, per trasformarla in energia elettrica)
Questa branca della fisica deve essere sicuramente maggiormente approfondita e si pensa nel corso del tempo possa portare anche a dei risultati maggiori, che superino il 20% dell'efficienza che fino ad oggi gli studi hanno evidenziato. C'è anche da dire che il costo è sicuramente elevato e deve quindi superare il confronto con i tradizionali pannelli. Le ricerche sulle nanostrutture per l'ottimizzazione delle celle fotovoltaiche, per evitare la dispersione di luce rispetto alla foto eccitazione, hanno iniziato ad essere effettuate anche in Italia, oltre che in Germania e Svizzera.
