| Celle fotovoltaiche come fiori di loto |
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There are no translations available.  È noto che le foglie della pianta acquatica del fior di loto sono idrorepellenti, ossia in grado di respingere l'acqua che cade su di esse, che tende a formare delle gocce che scivolano molto facilmente sulla superficie, quasi rotolando via. Caratteristica che rende il fiore del loto simbolo di purezza e al centro di mille altri interessi filosofici, proprio perché – protetto da tali foglie - affiora candido da acque anche fangose.Nel 1982 il botanico tedesco Willhelm Barthlott ha scoperto perché: la superficie delle foglie del loto è caratterizzata da una tessitura di microscopiche protuberanze dell'altezza di alcuni micron per cui le gocce entrano in contatto solo con la sommità di queste microasperità e non bagnano le foglie: configurazione che facilita lo scorrimento delle gocce e consente anche una più facile rimozione delle particelle di sporcizia che si depositano su di esse. A queste conoscenze si è ispirato un gruppo di ricercatori americani della National Science Foundation (NSF) e dal National Electric Energy Testing Research and Applications Center (NEETRAC) che, nel corso di Spring 2009 - National Meeting of the American Chemical Society svoltosi a Salt Lake City, ha reso noto l'esito di una icerca sulla produzione di celle fotovoltaiche. Secondo la ricerca, le caratteristiche della superficie delle celle fotovoltaiche farebbero aumentare l'assorbimento dei raggi solari sia intrappolando la luce nella sua struttura tridimensionale, sia grazie alla pulizia automatica della superficie stessa, che sfrutta l'azione della pioggia per allontanare polvere e sporcizia che altrimenti si accumulerebbero sulle celle. Proprio in virtù di queste caratteristiche, che permettono una maggiore efficienza della cella, lavorando con le nanotecnologie e trattando chimicamente lo strato finale di silicio, i ricercatori hanno imitato la struttura e le caratteristiche intrinseche delle foglie del fior di loto. La cella fotovoltaica in questione, detta cella “superidrofobica”, accoglie le caratteristiche delle foglie di loto, ruvide in superficie in due diversi ordini di grandezza e a livelli sovrapposti. Questa conformazione crea una rete superficiale con angoli di contatto differenti che permette di allontanare il più velocemente possibile l'acqua dalla loro superficie dopo averla raccolta in punti precisi. L'acqua, scorrendo, trascina con sé la sporcizia accumulata: questo effetto, ricreato per il silicio, mantiene pulito l'ultimo strato della cella. La rugosità della superficie, generata attraverso micro e nano strutture, riduce al minimo il contatto tra la superficie della cella e la polvere che vi si accumula. Le simulazioni finora condotte indicano che, con questa particolare struttura della superficie, l'efficienza finale delle celle potrebbe essere aumentata fino al 2%. A livello tecnico, la preparazione della superficie superidrofobica inizia con l'incisione chimica del silicio con una soluzione di idrossido di potassio (KOH) e la creazione di una struttura superficiale a microcristalli piramidali. Con i successivi processi: applicazione di particelle d'oro nanometriche, che catalizzano l'azione di una soluzione di fuoruro di idrogeno (HF) e di perossido di idrogeno (H2O2), rimozione dell'oro, ricopertura della superficie con un fluorocarburo, si ottiene una superficie con struttura nanometrica a doppio effetto. La combinazione di una superficie autopulente e ad alto assorbimento luminoso amplifica l'efficienza della cella di silicio colpita dalla radiazione solare. In una cella con una struttura di questo tipo la riflessione viene ridotta a meno del 5%, permettendo lo sfruttamento dell'energia solare anche in zone della Terra con condizioni ambientali sfavorevoli e lontane di fonti convenzionali di energia. Come succede spesso per questo tipo di tecnologie d'avanguardia, l'ostacolo principale alla loro diffusione è legato al costo della “riproducibilità” dell'elemento, alla sua durata e alla sua redditività. La ridotta dimensione delle celle superidrofobiche, infatti, le rende molto fragili soprattutto durante la fase di incisione meccanica, che è anche la fase più costosa del processo. |
