Fotovoltaico più efficiente grazie ai nanocristalli

Fotovoltaico più efficiente grazie ai nanocristalli

Da alcuni anni, la frontiera della produzione di energia ecosostenibile si è spostata sul fotovoltaico: un metodo di auto-produzione che sfrutta la luce del sole per ottenere energia pulita, dall’elettricità al riscaldamento.
Una tecnologia che fa passi da gigante ogni giorno, realizzando impianti fotovoltaici a costo sempre più basso e sempre più performanti. È proprio questa l’ambizione scientifica di tre ricercatori dell’Università degli Studi di Milano-Bicocca, i quali ambiscono a rendere il fotovoltaico più efficiente grazie ai nanocristalli dorati: ecco tutto ciò che c’è da sapere in merito.

La ricerca

Lo studio condotto dai tre ricercatori (Angelo Monguzzi, Sergio Bovelli e Francesco Meinardi) è apparso per la prima volta sulla rivista Advanced Materials con il titolo “High Photon Upconversion Efficiency with Hybrid Triplet Sensitizers by Ultrafast Hole-Routing in Electronic-Doped Nanocrystals“. I tre, a capo del team di spettroscopia avanzata di nanomateriali funzionali del Dipartimento di Scienza dei Materiali, hanno concepito, studiato e messo a punto un innovativo prototipo di pannello fotovoltaico. La novità consiste nella capacità di recuperare i fotoni sprecati per convertirli in energia rinnovabile.
Angelo Monguzzi, in una intervista, ha spiegato che la tecnologia utilizzata prende il nome di Photon Upconversion e funziona utilizzando il rapporto di interazione tra un’antenna, costituita da un nanocristallo a semiconduttore, e un convertitore emettitore, che riceve l’energia dall’antenna e genera energia.

Cosa sono i nanocristalli dorati e come funziona questa tecnologia

La superficie del pannello fotovoltaico tradizionale è in grado di captare soltanto una parte della luce col quale viene irradiato naturalmente. Questo rappresenta uno dei principali limiti della tecnologia fotovoltaica attualmente in uso.
L’impianto fotovoltaico a nanocristalli dorati, invece, si dimostra più efficiente: i nanocristalli fluorescenti vengono dotati di una minima parte di oro e cromofori organici i quali, assieme, riescono ad estendere notevolmente lo spettro di luce che il pannello fotovoltaico riesce a captare, convertendola in una quantità di energia pulita e rinnovabile maggiore.
Introducendo queste “impurezze di oro”, afferma Brovelli, si riesce a massimizzare l’efficienza in quanto esse sono in grado di porsi come ponte energetico tra il nanocristallo stesso e i convertitori, in un tempo infinitesimale (si calcola inferiore al milionesimo di milionesimo di secondo). Per questa sua facilità e velocità di conduzione, la tecnologia a nanocristalli dorati si propone come la più efficiente sull’attuale mercato della produzione di energia rinnovabile tramite impianto fotovoltaico.

Nuove future e possibili frontiere

Queste novità in campo fotovoltaico sono solamente la punta dell’iceberg di un progetto di ricerca molto più ampio che finirebbe col coinvolgere molti altri campi d’applicazione.
Questo perché, come spiega Mainardi in un’intervista rilasciata nel settembre 2020, il funzionamento del meccanismo che cattura energia e la trasporta da un materiale organico ad un materiale inorganico, trova le sue basi su concetti scientifici assolutamente generali e, in quanto tali, applicabili anche in altri campi di studio. Mainardi conclude, quindi, asserendo che questa tecnologia porterà allo sviluppo di nuovi nanomateriali ibridi, i quali potranno essere impiegati con successo e soddisfazione anche nel campo della fotonica e della optoelettronica.

I vantaggi del fotovoltaico

Rimanendo al tema del fotovoltaico, la tecnologia a nanocristalli dorati dovrebbe dare un notevole impulso propulsivo a una modalità di produzione di energia pulita in grado di creare benefici sia a chi la sceglie, sia all’ambiente.
L’installazione nelle abitazioni o nelle aziende di un sistema energetico basato sul fotovoltaico sarà decisamente remunerativo, sia dal punto di vista dei costi in bolletta, che dal punto di vista delle spese per l’installazione. Per chi decide di aderire al fotovoltaico sono previste numerose agevolazioni fiscali.
In secondo luogo, il fotovoltaico è una scelta etica consapevole: creare e utilizzare energia pulita e rinnovabile che non inquini e non crei danni a lungo termine all’ambiente circostante, contribuisce largamente a rendere un nobile servizio all’aria che ogni giorno respiriamo.