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La casa diventa un pannello solare grazie alle nano particelle quantiche

La casa diventa un pannello solare grazie alle nano particelle quantiche

Uno studio promette di rivoluzionare la bioarchitettura, grazie all’uso dei nano particelle quantiche.

Trasformare qualsiasi superficie in una superficie fotovoltaica, grazie ai quantum dot, i punti quantici: è quello che sta realizzando un team di ricercatori provenienti dalla Los Alamos National Laboratory in collaborazione con l’università degli Studi di Milano-Bicocca.

Lo studio, pubblicato su Nature Photonics, si basa sullo sviluppo di concentratori solari luminescenti (LSC) che utilizzano una nuova generazione di punti quantici progettati appositamente.

Il concentratore è realizzato da una lastra di materialetrasparente, fatta di vetro o plastica, che contiene specie otticamente attive, come i quantum dot. I punti quantici sono semiconduttori che si compongono di nano strutture, che possono essere progettate grazie alla chimica colloidale: variando le dimensioni del quantum dot varia anche la loro colorazione.

I quantum dot sono elementi sempre più importanti per il settore fotovoltaico: variandone le dimensioni, il punto quantico massimizza le sue performance all’interno delle celle solari.

Ma i concentratori solari messi a punto finora impiegano i cromofori: un materiale attivo che assorbe la luce solare trasmettendola alla cella. La particolarità dei cromofori è quella di riassorbire la propria luce, fino a rendere nullo il processo ai bordi della lastra su cui sono disposti.

I quantum dot vengono incorporati nel concentratore, costruendo una sorta di doppia struttura in cui una particella avvolge il cristalli colloidali: in questo modo è possibile evitare il riassorbimento della luce.

Francesco Meinardi, uno dei coordinatori italiani dello studio Large-area luminescent solar concentrators based on ‘Stokes-shift-engineered’ nanocrystals in a mass-polymerized PMMA matrix, ha spiegato:

Il vantaggio di questi sistemi è che permettono di disaccoppiare i processi di assorbimento e di emissione della luce: l’assorbimento avviene nel guscio che immediatamente trasferisce l’energia accumulata al nocciolo da cui avviene l’emissione luminosa.

Un ulteriore passo avanti del team italo-americano è stato quello di progettare un particolare quantum dot basato sulla netta separazione tra le bande di emissione della luce e quelle di assorbimento. Il quantum dot speciale,chiamato “Stokes-shift”, permette di minimizzare ulteriormente il processo di ri-assorbimento della luce.

Sergio Brovelli, coordinatore dello studio insieme Francesco Meinardi e Victor I. Klimov del Los Alamos National Laboratory (U.S.A.), ha concluso:

Questa tecnologia è immediatamente scalabile per l’industria e può essere utilizzata nella green architecture e nella building sustainability. Con questi nano-materiali, tutte le parti di un edificio possono diventare pannelli solari, incluse finestre e facciate, favorendone l’auto-sostenibilità. Inoltre la possibilità di realizzare dispositivi di qualsiasi forma e colore offre nuove eccitanti opportunità nel design di elementi architettonici intelligenti.

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