Celle fotovoltaiche dalle foglie di loto
Nel corso della la manifestazione Spring 2009 National Meeting of the American Chemical Society tenutosi a Salt Lake City, i ricercatori della Science Foundation (NSF) e dal National Electric Energy Testing Research and Applications Center (NEETRAC) hanno reso pubblica una ricerca sulla produzione di cellule fotovoltaiche.
Secondo la ricerca le caratteristiche della superficie delle celle fotovoltaiche farebbero aumentare l’assorbimento dei raggi solari sia intrappolando la luce nella sua struttura tridimensionale, sia grazie alla pulizia automatica della superficie stessa, che sfrutta l’azione della pioggia per allontanare polvere e sporcizia che altrimenti si accumulerebbero sulle celle.
Proprio in virtù di queste caratteristiche, che permettono una maggiore efficienza della cellula, lavorando con le nanotecnologie e trattando chimicamente lo strato finale di silicio, i ricercatori hanno imitato la struttura e le caratteristiche intrinseche delle foglie del fior di loto. La cellula fotovoltaica in questione, detta cella “superidrofobica”, accoglie le caratteristiche delle foglie di loto, ruvide in superficie in due diversi ordini di grandezza e a livelli sovrapposti. Questa conformazione crea una rete superficiale con angoli di contatto differenti che permette di allontanare il più velocemente possibile l’acqua dalla loro superficie dopo averla raccolta in punti precisi. L’acqua, scorrendo, trascina con sé la sporcizia accumulata: questo effetto, ricreato per il silicio, mantiene pulito l’ultimo strato della cella. La rugosità della superficie. generata attraverso micro e nano strutture, riduce al minimo il contatto tra la superficie della cella e la polvere che vi si accumula.
A livello tecnico, la superficie superidrofoba viene preparata utilizzando una soluzione di idrossido di potassio (KOH), successivamente, attraverso un processo a scala nanometrica, vengono applicate a alcune particelle d’oro che funge da catalizzatore, e con l’aiuto di una soluzione di fluoruro di idrogeno (HF) e perossido di idrogeno (H2O2), viene infine raggiunto il risultato finale della superficie tridimensionale.
Infine l’oro viene rimosso con una soluzione di ioduro di potassio (KI) e la superficie viene ricoperta con il perfluorooctyl tricholosilane (PFOS). La combinazione di una superficie autopulente e ad alto assorbimento luminoso amplifica l’efficienza della cella di silicio colpita dalla radiazione solare. In una cella con una struttura di questo tipo la riflessione viene ridotta a meno del 5%, permettendo lo sfruttamento dell’energia solare anche in zone della Terra con condizioni ambientali sfavorevoli e la lontananza di fonti convenzionali di energia.
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