Quanto sviluppato al MIT dal professor Lionel Kimerling e dalla sua équipe promette di garantire una bella svolta alla tecnologia dell’energia solare prodotta con celle fotovoltaiche: pannelli cento volte più sottili di quelli attualmente in commercio, ma fino al 15 per cento più efficienti e soprattutto molto attenti al fattore inquinamento. Una tecnologia che potrebbe arrivare presto sul mercato, grazie anche agli sforzi di una startup locale che porta avanti lo sviluppo industriale dell’idea.
Un pannello fotovoltaico basato sul silicio incorpora un elemento sensibile spesso circa 0,5 millimetri. Il problema fondamentale di questa tecnologia è la necessità di operare con luce solare diretta e di una certa intensità ( alto irraggiamento ): la sua capacità di produrre energia comincia solo a partire dalle 9 o le 10 del mattino, vale a dire quando il Sole è già significativamente alto sull’orizzonte.
Per sopperire a questa mancanza, tuttavia, esistono dei prodotti alternativi: i cosiddetti pannelli a film sottile ( thin-film ), che assomigliano moltissimo a quelli montati, ad esempio, sulle calcolatrici tascabili. Questo tipo di celle è in grado di produrre energia anche con quantità di luce inferiore al caso precedente, aumentando il numero di ore utili nel corso del giorno: sfortuna vuole che quanto si trovi attualmente sul mercato sia prodotto con un materiale chiamato tellururo di cadmio , in grado di garantire in certi ambiti rendimenti superiori al silicio cristallino a scapito però della eco-compatibilità.
Lo smaltimento del cadmio, sostanza tossica, è infatti complesso. Per questo la tecnologia del MIT riveste un’importanza particolare: sostituendo al cadmio uno strato di appena 5 nanometri di silicio si ottengono risultati persino migliori, garantendo costi contenuti e pieno rispetto dell’ambiente. Il segreto è l’utilizzo di un substrato riflettente di cristalli fotonici , ormai sempre più facili da produrre, abbinato ad un rivestimento antiriflesso della cella: in questo modo diviene possibile intrappolare la parte rossa e quasi-infrarossa dello spettro della luce, amplificando l’effetto di generazione della corrente.
Sono soprattutto i cristalli fotonici a rivestire un ruolo fondamentale: la loro capacità di riflessione è decisamente superiore a quella del comune substrato metallico (tipicamente alluminio) utilizzato in precedenza. La loro presenza aumenta drasticamente l’efficienza complessiva del pannello, come dimostrato dai primi prototipi del professor Kimerling, un obiettivo che è al centro anche di altre ricerche che scelgono approcci differenti.
Luca Annunziata
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