di Alessandro Martorana
Una soluzione resa possibile dai concentratori solari luminescenti basati su nuove nanoparticelle a semiconduttore, messi a punto da un team di ricerca congiunto dell'Università di Milano-Bicocca e del Los Alamos National Laboratory (USA).
Come spiegano dall'università milanese, i concentratori solari luminescenti (LSC, Luminescent Solar Concentrators) sono dispositivi costituiti da una lastra plastica o vetrosa nella quale sono incorporate specie otticamente attive dette cromofori che assorbono parte della luce solare e la ri-emettono all'interno della lastra.
L'utilizzo di questo tipo di tecnologia permette di convogliare la luce verso i bordi sfruttando il fenomeno della riflessione totale interna. Si tratta di un fenomeno simile a quanto avviene con la fibra ottica utilizzata nell'ambito delle telecomunicazioni, nella quale la luce è trasformata in energia elettrica da piccole celle solari poste lungo gli spigoli.
Questa tecnologia non è in effetti una novità assoluta, ma fino ad oggi il suo utilizzo in contesti reali è stato irrealizzabile a causa del cosiddetto processo del riassorbimento. I cromofori standard, siano essi molecole o nanoparticelle, riassorbono gran parte della loro stessa fluorescenza: di conseguenza la luce emessa da un cromoforo viene riassorbita da quello successivo, facendo quindi progressivamente diminuire l'intensità, che tende ad azzerarsi man mano che ci si avvicina al bordo della lastra.
Questo problema sembra però essere stato superato nel corso di questo studio, realizzato grazie a finanziamenti della Fondazione Cariplo, della Comunità Europea e del Dipartimento dell'Energia Statunitense, ed i cui risultati sono stati pubblicati su Nature Photonics.
Gli scienziati hanno infatti sviluppato una tecnica per incorporare nei concentratori plastici degli speciali cristalli colloidali di dimensioni di pochi milionesimi di millimetro. In questi nuovi nanomateriali, una particella funge da involucro per una seconda nanoparticella ancora più piccola, in una geometria che ricorda un nocciolo ricoperto dal suo guscio.
"L'enorme 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", spiega Francesco Meinardi, coordinatore del versante italiano della ricerca insieme a Sergio Brovelli.
Dal momento che il guscio è trasparente all'emissione del nocciolo, la fluorescenza può propagare senza perdite per distanze molto lunghe, permettendo di realizzare dispositivi di grandi dimensioni nell'ordine di migliaia di centimetri quadrati e quindi utilizzabili in contesti architettonici reali.
"Questa tecnologia - conclude Brovelli - di cui noi abbiamo fornito la prova di principio, è immediatamente scalabile per l'industria e può essere utilizzata nella green architecture e nella building sustainability. Con questi nano-materiali, non più soltanto i tetti ma 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".
Fonte: IBTimes
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