Fotovoltaico: in arrivo le nano-antenne

Le nano-antenne progettate dal Massachusetts Institute of Technology (USA) sono in grado di catturare ed immagazzinare l’energia solare con un’efficienza senza paragoni, infatti si calcola che queste potrebbero dare vita a celle fotovoltaiche con una resa energetica fino a 100 volte superiore a quelle attuali.

Ma come sono fatte le nano-antenne?
Sono composte da nanotubi di carbonio a forma di minuscoli clindri, che garantiranno la possibilità di ottenere pannelli solari allo stesso tempo più piccoli e più potenti, senza dover necessariamente andare ad occupare tutta la superficie dei tetti, come avviene oggi. L’antenna è costituita da una corda fibrosa di circa 10 micrometri (milionesimi di metro) di lunghezza e quattro micrometri di spessore, e contiene circa 30 milioni di nanotubi di carbonio.

I pannelli solari producono energia elettrica mediante la conversione di fotoni in corrente elettrica. L'ingegnere chimico che ha guidato la ricerca Michael Strano sostiene che le antenne sono in grado di aumentare il numero di fotoni catturati e trasformare la luce in energia che può essere incanalata in una cella solare. Il team di Strano ha in programma di realizzare presto una cella solare utilizzando la nano-antenna dispositivo del genere; i ricercatori sono convinti l’efficienza della cella solare dipenderà dai materiali usati per l’elettrodo. Per fortuna oggi il costo dei nanotubi in carbonio è diventato molto più accessibile e ciò significa una maggiore diffusione di questo sistema.

Il fatto straordinario è che per la prima volta i ricercatori hanno utilizzato una fibra composta di due strati di nanotubi con diverse proprietà elettriche, nello specifico una differente bandgap (banda proibita).

Come funziona a livello chimico una nano-antenna? Quando un fotone colpisce la superficie, si eccita un elettrone ad un livello energetico superiore, che è specifico per il materiale. L’interazione tra l’elettrone eccitato e il buco che lascia dietro di sé è chiamata eccitone, e la differenza nei livelli di energia tra la buca e l’elettrone è nota per l’appunto come bandgap.

Lo strato interno dell’antenna contiene nanotubi con un bandgap piccolo, mentre i nanotubi dello strato esterno hanno un bandgap più elevato. Questo è importante perché gli eccitoni passano da un flusso di alta energia ad uno di bassa energia. In questo caso, significa che gli eccitoni confluiscono dal flusso dello strato esterno allo strato interno, dove possono esistere in un più basso, ma ancora eccitato, stato di energia. Sembra un metodo complicato per chi non è un addetto ai lavori ma poterbbe essere il futuro del fotovoltaico!