4 conquiste dei metamateriali - 2 - Pannelli solari con l'80% di efficienza

Esistono diversi approcci per l’utilizzo di nano e meta materiali per la costruzione di elementi energetici sostenibili; uno degli approcci per catturare l'energia solare è stato sviluppato da ricercatori dell'Idaho National Laboratory (INL), Microcontinuum Inc. e Patrick Pinhero dell'Università del Missouri.

Il concetto è nuovo: arrays di nanoantenne conduttive su un sottile foglio di plastica flessibile,ogni nanoantenna è una spirale piccola larga circa 1/25 del diametro di un capello umano.

"Grazie alle loro dimensioni, le nanoantenne possono assorbire energia nella parte infrarossa dello spettro, appena fuori la gamma di ciò che è visibile ad occhio nudo. Il sole irradia un sacco di energia infrarossa, parte della quale è assorbita dalla terra e poi rilasciata sotto forma di radiazione, per ore, dopo il tramonto. Le Nanoantenne possono prendere energia sia dalla luce solare che dal "calore" della terra, garantendo quindi un'efficienza nettamente superiore rispetto alle tradizionali celle solari".

Perché questa applicazione della nuova tecnologia delle nanoantenne è così interessante?

I ricercatori ritengono che le nanoantenne siano in grado di assorbire fino all'80% dell’energia disponibile, un grande miglioramento se confrontato con le prestazioni di un tipico pannello solare che ha un’efficienza *reale*di meno del 20%.

E poi, lieve dettaglio, i pannelli basati su nano antenne possono assorbire l'energia infrarossa irradiata dalla terra dopo che il sole è tramontato. I materiali utilizzati nella produzione di questi nanocostrutti, aiuterà a mantenerne il prezzo molto basso. I normali semiconduttori, infatti, sono realizzati, nell'attuale versione "low cost" con diversi drogaggi di silicio; la domanda di silicio per i semiconduttori utilizzati nella maggior parte dei pannelli fotovoltaici però continua a crescere, mantenendone il prezzo elevato.

le nanoantenne invece possono essere prodotte con semiconduttori diversi dal silicio, e possono essere stampate su polimeri semplici, come la plastica che viene utilizzata in sacchi e involucri per la spesa, per capirci.

"Concentrandosi sui materiali prontamente disponibili e la produzione rapida di nascita, dice sempre Novack, l'obiettivo è quello di rendere gli array di nanoantenne disponibili in quantità, con la garanzia di continuità qualitativa del processo produttivo e (il Ligure che è in me qui si esalta e vorrebbe aggiungere "soprattutto") a buon mercato."

Ci sono ovviamente ancora problemi da superare per stabilizzare le forze in gioco; a livello microscopico, infatti, il campo elettromagnetico generato dall'array stesso introduce al momento una degenerazione nei materiali, e la generazione su scala nanometrica della corrente alternata ne porta la frequenza a livelli troppo alti per i normali circuiti deputati all'accumulazione e conversione.

Nonostante questi problemi, i ricercatori della INL sono fiduciosi che problemi possano essere superati, e credono che in pochi anni si possano già utilizzare fogli di nanoantenne per caricare le batterie portatili e rivestire il tetto della vostra casa.

Questo speciale di Futuroprossimo è curato da un ospite d'eccezione, quel caro Angelo Pallanca che ha già seguito con noi il Festival della Scienza di Genova : il piccolo viaggio, in 5 puntate, racconta le prossime conquiste dei nanomateriali.