Dalla cicala all'energia

Migliorare le celle fotovoltaiche per la produzione di energia elettrica a basso costo e ovunque sta impegnando su vari fronti e in diversi paesi i centri di ricerca.

Si è infatti consci che dal Sole arriva e potrà arrivare molta della energia che le nostre città utilizzano e inoltre, che la tecnologia fotovoltaica possa ancora essere migliorata e di tanto.
Dalla Cina, dall’Università di Shanghai Jiao Tong, giunge l’ultima scoperta in merito al miglioramento delle celle fotovoltaiche e l’innovazione deriva, come sempre, dall’osservazione e dallo studio di qualcosa che già esiste in natura sfruttato dalle sue creature.
I ricercatori si sono concentrati sulle ali di un particolare tipo di cicala, le quali osservate al microscopio rivelano un incredibile segreto; sono composte da una serie infinita di microscopici coni la cui punta è rivolta verso l’esterno.

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In pratica, la particolare composizione di queste ali, fa in modo che la luce che penetra al loro interno ne resti intrappolata con la minima dispersione. I ricercatori hanno allora riprodotto in laboratorio questa particolare conformazione fisica su di un supporto di biossido di titanio. Questo, applicato sulla superficie di un pannello fotovoltaico, quindi esposto direttamente alla luce del Sole, ne impedisce di fatto la riflessione e la rifrazione, venendo così catturata integralmente dal materiale. Ma la luce, come sappiamo trasporta i fotoni, le particelle che sulla superficie del pannello scalzano gli elettroni e permettono di generare corrente elettrica. Il limite dei pannelli fino ad oggi è stato quello di trattenere solo una parte della radiazione luminosa e quindi solo una parte dei fononi necessari ad attivare il processo elettrico. In questi pannelli, l’effetto fotovoltaico sarebbe massimizzato, creando celle molto molto più efficaci rispetto a quelle utilizzate fino ad oggi.

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In pratica i microscopici coni realizzati sul semi-conduttore, creano dei percorsi obbligati che la luce percorrere penetrando sempre più in profondità nel materiale non riuscendo più a riemergerne. Le frequenze a noi utili, ossia quelle comprese tra i 450 e i 750 nanometri restano così intrappolate permettendo al pannello di assorbire la massima quantità di energia.
Infine, i pannelli possono essere esposti a temperature fino a 500 °C e restare efficientissimi non peggiorando le loro performance neanche in condizioni climatiche estreme. In pratica, da un impercettibile battito d’ali ad una grande fonte di energia.

Immagini da educazionetecnica.dantect.it  www.meteoweb.eu 

Terzo anno scolastico

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L' autore

I contenuti sono a cura di Davide Emanuele Betto, architetto e docente di tecnologia presso la S. S. I “Dante Alighieri” di Catania. Il professor Betto è formatore ed esaminatore EIPASS, e webmaster del sito didattico di Tecnologia educazionetecnica.dantect.it. Ha collaborato alla stesura delle ultime edizioni dei libri di tecnologia.

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