Non è questa l’estate migliore per parlare del Sole e del suo utilizzo come fonte energetica. Ma proprio la difficoltà a catturare abbondanti quantitativi di radiazione solare rende più vivo l’interesse per quelle sperimentazioni che cercano di aumentare l’efficienza e le performance dei sistemi fotovoltaici.
È il caso dei concentratori solari luminescenti (LSC Luminescent Solar Concentrator), verso i quali cresce l’attenzione di molti ricercatori appartenenti a diverse aree disciplinari. Abbiamo già parlato dei significativi avanzamenti ottenuti presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca dove sono stati messi a punto nuovi concentratori solari luminescenti in grado di catturare e concentrare la luce solare senza dispersione.
Ora, nuove brillanti soluzioni vengono dalla chimica e in particolare dal College of Engineering, della Michigan State University (MSU) dove un gruppo comprendente i professori Richard Lunt e Benjamin Levine e i dottorandi Yimu Zhao e Garrett Meek ha sviluppato un nuovo tipo di concentratore solare “trasparente”, i cui principi realizzativi sono stati descritti in un articolo apparso su Advanced Optical Materials che si è meritato la copertina della rivista.
Per i ricercatori della MSU, la parola chiave della loro innovazione è proprio “trasparente”. Sì perché, dicono, la ricerca nel settore della produzione di energia da celle solari a partire da materie plastiche luminescenti non è nuova; ma tutti gli sforzi profusi, tuttavia, hanno prodotto scarsi risultati: la produzione di energia è poco efficiente e i materiali sono ancora troppo colorati. «Potranno andar bene per un ambiente molto vivace, come una discoteca; ma normalmente nessuno vuole sedersi dietro una finestra colorata».
Perciò hanno applicato un approccio che potesse portare effettivamente a dei pannelli dove lo strato luminescente fosse anche di per sé trasparente. Il nuovo sistema di “cattura” di energia solare utilizza piccole molecole organiche sviluppate da Lunt e dal suo team in grado di assorbire specifiche lunghezze d’onda non visibili della luce solare. Hanno fatto in modo che questi materiali si potessero sintonizzare per raccogliere solo gli ultravioletti e le lunghezze d’onda del vicino infrarosso che poi “si illuminano” in un’altra lunghezza d’onda nell’infrarosso. La luce infrarossa viene guidata al bordo della lastra di plastica dove viene convertita in energia elettrica da sottili strisce di celle solari fotovoltaiche.
Poiché questi materiali non assorbono o emettono luce nello spettro visibile, risultano eccezionalmente trasparenti per l’occhio umano. Uno dei vantaggi di questa nuova configurazione è la sua flessibilità. Benché la parte tecnologica sia in una fase iniziale, il modello ha il potenziale per essere progettato su scala più ampia, in applicazioni commerciali o industriali con un costo abbordabile.
«Si apre un enorme spazio per sviluppare l’uso dell’energia solare in un modo non intrusivo», ha dichiarato Lunt; che ha illustrato come il nuovo sistema possa essere utilizzato in edifici alti con numerose finestre, ma anche in qualsiasi tipo di dispositivo mobile che richiede alta qualità estetica come un telefono cellulare o un tablet. L’obiettivo finale di questo tipo di ricerche è di mettere a disposizione di tutti delle superfici con le quali possiamo catturare energia solari senza accorgersi della loro esistenza.
Naturalmente, ci sarà bisogno ancora di tanto lavoro per migliorare l’efficienza nella produzione di energia. Attualmente il sistema è in grado di ottenere una efficienza di conversione solare vicina all’1%; ma alla MSU puntano a raggiungere efficienze oltre il 5% quando il modello sarà completamente ottimizzato. Fanno notare che il miglior LSC colorato ha una efficienza di circa il 7%.
