Imbuti solari per concentrare i fotoni sulle celle fotovoltaiche
Non più interi tetti coperti di pannelli fotovoltaici, ma solo dei piccoli spazi con delle mini celle sulle quale i fotoni arrivano passando attraverso un 'imbuto solare'
-
- Tweet
- Pin It
- Condividi per email
-
![](https://energia-plus.it/wp-content/uploads/sites/5/2010/09/13_09_Mit1.jpg)
Sfruttando dei nanotubi di carbonio (tubi vuoti di atomi di carbonio), Michael Strano, Jae-Hee Han e Geraldine Paulus, autori dell’articolo pubblicato sulla versione online di Nature Materials, hanno creato un nuovo sistema per concentrare l’energia. Passando attraverso delle antenne formate da nanotubi, l’energia solare viene catturata e concentrata 100 volte di più rispetto a una normale cella fotovoltaica, riducendo così l’ingombro dei dispositivi solari L’antenna consiste di un cavo di fibra lungo circa 10 micrometri (milionesimi di un metro) spesso 4 micrometri, contenente circa 30 milioni di nanotubi di carbonio. Il gruppo di Strano ha costruito una fibra fatta di due strati di nanotubi che hanno proprietà elettriche differenti, cioè bande proibite (bandgap) diverse.
In ogni materiale, gli elettroni si trovano su livelli discreti di energia. Quando un fotone colpisce la superficie, eccita un elettrone che passa a un livello più alto di energia, che è specifico per il materiale. L’interazione tra l’elettrone eccitato e la lacuna elettronica che lascia dietro di se è detto eccitone, e la differenza di energia tra la il livello della lacuna elettronica (hole) e quello dell’elettrone è nota come banda proibita (bandgap).
Lo strato interno dell’antenna contiene dei nanotubi con una banda a bassa energia mentre i nanotubi nello strato esterno hanno una banda ad energia più alta. Questo è importante perché gli eccitoni tendono sempre a passare da uno stato di energia più alto ad uno più basso. In questo caso quindi gli eccitoni dello strato esterno passano nello strato interno dove possono raggiungere uno stato energetico più basso (ma ancora eccitato).
Quando l’energia luminosa colpisce il materiale, tutti gli eccitoni passano al centro della fibra, dove sono concentrati. Strano e i suoi collaboratori non hanno ancora costruito un’apparecchiatura fotovoltaica che usi l’antenna, ma prevedono di realizzarne una che possieda un centro di materiale semiconduttore in cui i fotoni vengono concentrati prima che la cella fotovoltaica li converta in energia elettrica.
L’interfaccia tra il semiconduttore e i nanotubi permette di separare l’elettrone dalla lacuna elettronica: gli elettroni vengono raccolti all’elettrodo in contatto con il semiconduttore interno mentre le lacune vengono raccolte su un elettrodo in contatto con i nanotubi. Questo sistema può quindi generare corrente elettrica. Secondo i ricercatori l’efficienza di una simile cella solare dipende dai materiali usati per l’elettrodo.
Il gruppo di Strano è il primo a costruire fibre di nanotubi nei quali è possibile controllare le proprietà dei diversi strati, un risultato reso possibile dai recenti progressi nella separazione dei nanotubi che presentano proprietà diverse. “Questo lavoro dimostra quanta strada è stata fatta in questo campo nell’ultimo decennio”, afferma Michael Arnold, professore di scienza e energia dei materiali all’Università del Wisconsin a Madison. “Le celle solari che incorporano i nanotubi di carbonio potrebbero diventare una buona alternativa a basso costo alle tradizionali celle in silicio. Ciò che ora necessita di essere dimostrato è se gli eccitoni nel guscio interno possono essere raccolti e convertiti in energia elettrica.”
Mentre il costo dei nanotubi una volta era proibitivo, negli ultimi anni è sceso all’aumentare della capacità produttiva dell’industria chimica. Il gruppo di Strano sta ora lavorando su i modi per minimizzare le perdita di energia quando gli eccitoni scorrono attraverso le fibre, e su i sistemi per generare più di un eccitone per fotone. I fasci di nanotubi descritti nell’articolo perdono circa il 13% dell’energia che assorbono, ma il team sta lavorando su delle nuove antenne che perdono solo l’1%.
Mit: web.mit.edu
Contenuti correlati
-
Utilizzare l’intelligenza artificiale per la produzione di combustibili solari
Alcune tecniche di intelligenza artificiale possono essere utilizzate per accelerare i tempi di sviluppo dei sistemi di produzione dei combustibili solari, come dimostrato da un team di ricercatori del Politecnico di Torino, coordinato dal professor Eliodoro Chiavazzo...
-
Sede Siemens sempre più sostenibile col nuovo impianto fotovoltaico e colonnine per la ricarica
È stata raggiunta un’ulteriore tappa nel percorso di decarbonizzazione intrapreso da Siemens, presso il suo quartier generale a Milano: si amplia l’impianto fotovoltaico e la disponibilità di colonnine per la ricarica elettrica, a testimonianza di come digitalizzazione...
-
Utensili Big Kaiser per la transizione alle energie rinnovabili
Big Kaiser, produttore di utensili e soluzioni per lavorazioni meccaniche di altissima qualità e precisione, sostiene la transizione verso le energie rinnovabili ottimizzando la lavorazione precisa ed efficiente di componenti chiave per la produzione di energia pulita....
-
HeySun 2024, la fier della transizione energetica ospita la European Mobility Week
HeySun – Expo della transizione energetica è l’evento fieristico del Mediterraneo dedicato alle energie rinnovabili che si terrà dal 25 al 27 settembre 2024 nel polo fieristico SiciliaFiera, a Misterbianco. Il ministro Adolfo Urso del Ministero delle...
-
Distretti industriali italiani, obiettivo transizione green per rimanere competitivi
Dagli innovatori tecnologici della Silicon Valley agli artigiani in Toscana, i distretti industriali, in inglese “economic cluster”, fanno girare il mondo. Oggi questi sono chiamati ad adattarsi rapidamente alla transizione verde e a gestire efficacemente le sfide...
-
Osservatorio FER: crescono in Italia le rinnovabili, ma non è abbastanza
Prosegue la crescita in Italia delle energie rinnovabili: nel 2023, ai massimi storici +87% rispetto all’anno precedente, con il contributo del +345% dei potenziamenti su impianti esistenti e del +77% di nuove installazioni. Leva trainante il fotovoltaico,...
-
Aziende ortofrutticole alimentate dal sole con gli inverter SMA
Forty Fruit, azienda ortofrutticola in provincia di Taranto (San Giorgio Jonico) fondata nel 2000, ha ottimizzato il proprio impianto fotovoltaico. In particolare, il produttore ha investito in un revamping dell’impianto già esistente e contemporaneamente in un repowering,...
-
Novation Tech verso il Net Zero con il fotovoltaico installato da Centrica Business Solutions
Novation Tech, azienda che opera nella lavorazione e produzione di componenti in fibra di carbonio e materiali compositi di altissima qualità, consolida l’obiettivo di neutralità carbonica al 2030 grazie a due nuovi impianti fotovoltaici con potenza elettrica...
-
Idrogeno e automotive, gli studi sulla sicurezza supportano la transizione green
Il settore delle energie pulite è in costante evoluzione e innovazione, con l’introduzione di nuove tecnologie sostenibili che stanno rivoluzionando il modo in cui ci spostiamo e utilizziamo l’energia. Tra le fonti energetiche emergenti, l’idrogeno sta guadagnando...
-
La transizione energetica traina la crescita delle imprese italiane negli Stati Uniti
Un export da podio. A fine 2023 le tecnologie italiane per l’energia, in particolare i sistemi per la produzione elettrica da fonti tradizionali e rinnovabili, la trasmissione e la distribuzione elettrica, collocano gli Stati Uniti quale terzo...
Scopri le novità scelte per te x
-
Utilizzare l’intelligenza artificiale per la produzione di combustibili solari
Alcune tecniche di intelligenza artificiale possono essere utilizzate per accelerare i tempi di sviluppo dei sistemi di...
-
Sede Siemens sempre più sostenibile col nuovo impianto fotovoltaico e colonnine per la ricarica
È stata raggiunta un’ulteriore tappa nel percorso di decarbonizzazione intrapreso da Siemens, presso il suo quartier generale...
Notizie Tutti ▶
-
Economia circolare, Siemens e Osai GreenTech al recupero dei metalli preziosi dai Raee
Nell’economia lineare l’estrazione, la lavorazione e lo smaltimento dei metalli preziosi comportano un consumo...
-
Hewlett Packard e Danfoss insieme per ridurre il consumo energetico nei data center
Hewlett Packard Enterprise e Danfoss collaborano per la fornitura di HPE IT Sustainability Services...
-
Efficienza energetica e decarbonizzazione al centro di Metef 2025
Dopo un periodo che ha visto il comparto affrontare diverse sfide, l’industria dell’alluminio sta...
Prodotti Tutti ▶
-
Refrigeratori di acqua di processo ecologici di Parker a basso GWP
Parker Hannifin ha sviluppato Hyperchill Plus-E, un nuovo refrigeratore ecologico per processi industriali utilizzato...
-
Soluzioni di automazione Bosch Rexroth per la produzione di batterie per EV
La domanda di soluzioni per l’accumulo di energia è in questa fase storica più...
-
Da Honeywell un software per la produzione efficiente di celle delle batterie
Battery Manufacturing Excellence Platform di Honeywell è una soluzione software basata su intelligenza artificiale...