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I pannelli solari potranno cattuare maggiore energia

Oggi le celle solari possono assorbire solo la luce visibile mentre non riesce a trattenere i raggi infrarossi che rappresentano circa la metà dell'energia inviata dal sole sulla Terra. Ma in Spagna è stato sviluppato un nuovo materiale capace di assorbire anche i raggi infrarossi massimizzando l'energia solare che dunque potrebbe essere quasi totalmente immagazzinata, dicono i ricercatori.

Le celle solari tradizionali sono basate su un semiconduttore tipo il silicio ma la loro capacità di assorbimento ha un limite teorica di poco maggiore al 40 % dell'energia scaturente dal sole. In pratica si stima che si riesca a trattenere solo il 30 % effettivo dell'energia che raggiunge la Terra.

Il nuovo materiale in sperimentazione sarebbe in grado di sfruttare l'energia sia nel visibile che nell'invisibile con percentuali teoriche di assorbimento che raggiungerebbero quasi il 65 % secondo il parere dei ricercatori. Questo darebbe risultati sicuramente positivi anche nell'utilizzo pratico reale.

Assorbimento totale dell'energia a step


Le celle solari a semiconduttore producono energia quando i fotoni raggiungono la loro superficie restando intrappolati nelle celle stesse. Tuttavia le celle solari non riescono ad assorbire la grande quantità di fotoni che raggiungono la loro superficie nello stesso momento. Già nel 1997 alcuni ricercatori spagnoli si erano avvicinati all'idea di riuscire ad allargare lo spettro utile all'assorbimento delle cellule fotoniche.

La loro idea era quella di creare una sistema di assorbimento energetico a step, passo per passo. In pratica invece di dover raggiungere all'atto della cattura dei primi fotoni il massimo livello di energia trattenibile dal semiconduttore, si doveva ottenere un materiale capace di utilizzare solo una parte della capacità di immagazzinamento della cella stessa. Così nel momento in cui sarebbero seguite le successive radiazioni, anche questa energia sarebbe stata raccolta.

Ora i ricercatori guidati da Perla Wahnon e Josè Conesa (presso l'Istituto di ricerca superiore di Catalisi di Madrid) hanno sviluppato una nuova idea al fine dell'ottimizzazione dell'assorbimento di energia solare. Questa consiste nell'utilizzo di atomi di Titanio e Vanadio nei semiconduttori tradizionali che strutturano la cella solare, andando ad alterare le sue proprietà elettroniche cercando di creare il sopra descritto "livello intermedio di energia". Il team spagnolo calcola che attraverso a questo materiale si possa catturare fino a circa il 65 % dei raggi solari.

Una maggiore efficienza


In realtà spiega Conesa non si sarà in grado di ottenere fin da subito in linea pratica il 65 % dell'assorbimento energetico, ma si può lavorare per alzare il limite percentuale teorico stesso, alzando conseguentemente anche quello reale. Il primo prototipo di materiale a nuovo assorbimento è stato progettato da Wladek Walukiewicz del gruppo "Lawrence Berkeley National Laboratory" (California), con un livello di cattura teorica delle radiazioni solari del 57 %.

Walukiewicz è soddisfatto dei risultati ottenuti e ritiene che il miglioramento del dato teorico di assorbimento ha ancora ampio margine. Di certo la strada che spetta all'industria dei semiconduttori non è semplice, vista la coplessa opera di valutazione prima e implementazione poi, delle particelle di Titanio e Vanadio. Cercando nel contempo di garantendosi un corretto funzionamento energetico a livello intermedio.