Una delle sfide più grandi inerenti il fotovoltaico è sicuramente quella dell’efficienza. E gran parte dell’efficienza è dettata dalla capacità di assorbire una maggiore quantità di luce solare da differenti angolature. Gli studi di ricerca sono quindi impegnati a trovare soluzioni per aumentare la capacità delle celle di trasformare in energia anche la radiazione indiretta.
Un’importante innovazione arriva da uno studio, pubblicato rivista Advanced Optical Materials, redatto da un team di ricerca del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), in collaborazione con il Centro per la Ricerca sull’energia solare e idrogeno del Baden-Württemberg. Ancora una volta l’approccio è quello biomimetico, che prevede il replicare in laboratorio processi naturali. In questo caso la fonte di ispirazione sono i fiori, e in particolare le rose.
Fotovoltaico come fiore
I ricercatori sono partiti da un’intuizione semplice: il processo alla base dei sistemi fotovoltaici è molto simile a quello della fotosintesi vegetale, dove nel primo cado la luce viene assorbita e trasformata in energia elettrica mentre nel secondo caso in energia chimica. Le ‘prestazioni’ dei fiori sono però nettamente superiori rispetto a quelle delle celle tradizionali, perché assorbono una quantità maggiore di luce solare da differenti angolature, grazie a delle proprietà anti-riflesso particolarmente spiccate.
Nanostrutture disposte in modo casuale
Sono queste proprietà, praticamente spiccate nei petali di rosa, dove i forti contrasti cromatici aumentano la possibilità di impollinazione, che i ricercatori hanno ricreato in laboratorio. Per farlo è stata creata una struttura fatta di microstrutture e nervature aggiuntive composte da nanostrutture disposte in modo casuale. Il risultato è un insieme di microlenti in grado di aumentare la probabilità che i fotoni vengano assorbiti.
Per riprodurre la struttura delle cellule epidermiche dei petali di rosa gli scienziati si sono avvalsi di un composto di polidimetilsilossano, un polimero a base di silicio, utilizzato come stampo, che replica in negativo la forma dei petali. Lo strato trasparente ottenuto è stato poi integrato in una cella solare organica.
Il risultato ottenuto è di guadagni in termini di efficienza del 12% per la luce incidente verticale, e anche maggiori per angoli bassi di incidenza.
