Fotovoltaico: la tecnica delle “gallerie sussurranti” applicata alle celle solari

Basato sul fenomeno della “whispering gallery”, un team di ricercatori dell’Istituto nazionale degli standard e della tecnologia (NIST) ha sperimentato un rivestimento di microsfere di vetro che aumenta l’assorbimento del fotovoltaico.

a cura di Tommaso Tautonico

Aumentare l’efficienza del fotovoltaico è senza dubbio una della priorità dei ricercatori di tutto il mondo. A tal fine, i ricercatori del NIST, l’Istituto nazionale degli standard e della tecnologia hanno sperimentato una particolare “trappola” in grado di aumentare del 20% l’assorbimento della luce da parte delle celle solari. Si tratta di un rivestimento in nanoscala costituito da migliaia di microsfere di vetro che, colpite dalla luce, trasmettono l’intensità luminosa sulle pareti delle microsfere che le circondano, proprio come avviene nel fenomeno della “whispering gallery”.

Come funzionano le celle solari basate sulle “gallerie sussurranti”?

Avete mai visitato la cupola della Basilica di San Pietro o della Cattedrale di St. Paul a Londra? Le cupole di queste grandi opere sono realizzate in modo tale che qualunque parola, bisbiglio o sussurro, possa viaggiare sul muro curvo e arrivare dall’altra parte. Grazie alla superficie curva dei muri, due persone situate agli opposti possono parlarsi come se fossero compagni di banco.

Il team di ricercatori del NIST guidato da Dongheon Ha non ha fatto altro che applicare questa proprietà sonora al rivestimento di microsfere in vetro che ricopre la cella solare. I risultati di laboratorio hanno dimostrato che questo rivestimento è in grado di aumentare l’assorbimento della luce. “Sebbene i calcoli avessero suggerito che i rivestimenti avrebbero migliorato le celle solari – afferma Ha – non lo abbiamo potuto dimostrare fino a quando non siamo stati in grado di sviluppare le tecnologie di misurazione su scala nanometrica necessarie“.

Quello che i ricercatori hanno dimostrato, eccitando i nano risonatori presenti sul rivestimento con un laser, è che le onde luminose si diffondono sulle pareti delle microsfere proprio come la voce si trasmette sui muri delle cupole. Il risultato è che le celle assorbono il 20% in più di luce e producono il 20% in più di energia.

“Questo particolare rivestimento è poco costoso ed è compatibile con la produzione su larga scala“, ha detto Ha. I ricercatori infatti hanno concentrato parte dei loro studi ad individuare una tecnica che possa essere incorporata nella produzione delle celle fotovoltaiche. Così facendo si apre la strada ad un nuovo percorso di sviluppo di celle solari a basso costo, altamente efficienti e basata sull’utilizzo di materiali abbondanti, rinnovabili ed ecocompatibili.

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