La ricerca solare continua a ispirarsi al mondo animale per aumentare la capacità di assorbimento della luce naturale delle celle fotovoltaiche. Dopo gli studi sui gusci dei gamberetti sono gli occhi dei mammiferi ad aver suscitato l’interesse degli ingegneri energetici.

I ricercatori dello Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie hanno messo a punto un nuovo componente inorganico per le celle solari che replica una struttura biologica osservata negli occhi dei mammiferi. Si tratta della fovea, la parte centrale della retina. In questa regione, localizzata al centro della macula lutea, si trovano i coni oculari, strutture simili a piccoli imbuti collegate ai nervi ottici. I coni oculari ci consentono di mette a fuoco un’immagine visualizzandone i dettagli.

Ispirandosi alla struttura della fovea i ricercatori tedeschi hanno creato una nuova architettura per le celle solari composta da tanti piccoli imbuti. Come illustra Sebastian Schmitt, una delle firme principali dello studio, questa struttura consente di immagazzinare più luce rispetto alle architetture tradizionali.

Nello specifico, rispetto a un film fotovoltaico di silicio convenzionale dello stesso spessore, uno strato di imbuti può incrementare l’assorbimento della luce solare fino al 65%. Replicare su scala industriale la struttura biologica degli occhi dei mammiferi, impiegando materiali inorganici, è inoltre un processo rapido e poco costoso.

Un film fotovoltaico in cui i nanofili di silicio sono disposti a tappeto è meno efficiente. Una struttura con piccoli imbuti che convogliano la luce, disposti uno vicino all’altro, assorbe una quantità maggiore di radiazione solare perché ciascun imbuto incrementa la capacità di catturare fotoni dell’imbuto adiacente.

I ricercatori sono già al lavoro per poter applicare la nuova struttura su superfici più ampie. Grazie a queste sperimentazioni sarà possibile ottenere celle solari a film sottile in silicio economiche, resistenti e con un livello elevato di efficienza. Oltre a creare un prototipo di cella solare di 30 cm x 30 cm, il prossimo passo dell’équipe sarà di implementare la nuova struttura anche in altre tecnologie fotoniche, come i LED e i sensori fotonici.

26 febbraio 2015
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