Passi avanti per l'applicazione dei cristalli fotonici al fotovoltaico con l’obiettivo di aumentarne il rendimento e migliorarne l'estetica
Dalle piume dei pavoni ai pannelli solari colorati
(Rinnovabili.it) – Pannelli solari colorati che migliorino l’integrazione del fotovoltaico in edilizia sia a livello estetico che di prestazioni. E che non richiedano costi esorbitanti per la produzione su larga scala. Un obiettivo impossibile? Non per i ricercatori della Shanghai Jiao Tong University, in Cina. Qui gli scienziati Tao Ma, Ruzhu Wang e colleghi hanno messo a punto una tecnica per “colorare” celle e moduli impiegando un materiale economico e facile da applicare.
L’idea ispiratrice arriva direttamente da Madre Natura ma non si tratta di una novità per il mondo tecnologico. Il gruppo è ricorso ai cosiddetti cristalli fotonici, nanostrutture ottiche in cui l’indice di rifrazione interno cambia in maniera periodica influendo sulla propagazione della luce. Nel dettaglio, i fenomeni di rifrazione o assorbimento selettivo dei fotoni da parte di queste strutture reticolari permettono di creare vari colori. Si tratta dello stesso sistema alla base della apparente pigmentazione di alcuni animali, dalle farfalle ai pavoni.
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Pannelli fotovoltaici colorati: un pizzico di ZnS per ottenere celle blu, verde e viola
Da anni il settore fotovoltaico sta cercando di applicare questa tecnologia alle celle per ottenere moduli fotovoltaici colorati. Tuttavia, i tentativi effettuati sino ad ora si sono dimostrati troppo costosi da implementare su scala commerciale, regalando in molti casi ai prodotti una fastidiosa iridescenza. Il team cinese ha studiato una ricetta che potrebbe risolvere entrambi i problemi. Nel dettaglio i ricercatori hanno impiegato microsfere colloidali di solfuro di zinco (ZnS). Il team ha spruzzato un sottile questo composto sulle superfici delle celle, formando una sorta di pellicola o vetro fotonico superficiale. Lo strato cristallino viene attraversato dalla maggior parte della luce ma riflette alcuni colori selettivi in base alle dimensioni assegnate alle sfere di ZnS.
Utilizzando questo approccio, il team ha realizzato pannelli solari colorati con sfumature blu, verde e viola. L’aspetto più importante della ricerca è che il prodotto finale riesce ancora ad essere competitivo a livello commerciale. L’efficienza di conversione, una volta applicati i cristalli fotonici, è passata dal 22,6% al 21,5%. Solo 1,1 punti percentuali in meno. Gli scienziati hanno anche scoperto che i loro moduli fotovoltaici colorati sono in grado di mantenere aspetto e prestazioni nel tempo. Il prossimo passo? Valutare nuovi processi per rendere i colori più saturi, aumentandone nel contempo la gamma. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista ACS Nano (testo in inglese).
