Dalle falene e dalle cicale una nuova tecnologia per i pannelli solari

giovedì, 25 ottobre, 2007 19:09
Scritto in Tecnologia

Progettare pannelli solari più efficienti parrebbe una questione legata alla chimica e all’elettronica, ma non per un gruppo di ingegneri della University of Florida intenti a studiare le proprietà di alcuni insetti, che potrebbero portare a un sensibile miglioramento nell’efficienza dei pannelli fotovoltaici.
Secondo Peng Jiang, ingegnere chimico alla guida del progetto, le particolari strutture degli occhi delle falene (le “farfalle notturne”) e delle ali delle cicale potrebbero portare alla creazione di una nuova generazione di pannelli solari, dotati di un innovativo rivestimento anti-riflesso e completamente idrorepellente.

Nei laboratori, alla ricerca dei segreti della Natura… [credit: Photo: © Ray Carson, University of Florida]“La Natura è una grande innovatrice” ha dichiarato entusiasta Jiang. “Ciò che davvero mi interessa è imitare il più fedelmente possibile le strutture di alcuni sistemi biologici, per poterle poi impiegare negli oggetti che utilizziamo quotidianamente”.
Pubblicata sulla rivista scientifica Physics Letters, la ricerca di Jiang è focalizzata su una nuova tecnica costruttiva per produrre un rivestimento caratterizzato da una struttura microscopica molto simile a quella degli occhi delle falene. Gli organi della vista di questi insetti sono organizzati in un fitto reticolo di settori esagonali. Ogni settore è a sua volta strutturato in migliaia di minuscoli rigonfiamenti, con un diametro di meno di 300 nanometri (un nanometro corrisponde a un milionesimo di millimetro) visibile solo attraverso le potenti lenti dei microscopi elettronici.
Quando le falene sono esposte alla luce, queste minuscole migliaia di protuberanze interferiscono con la sua trasmissione e rifrazione assorbendola completamente. Secondo gli entomologi, questa particolare proprietà consentirebbe alle falene di vedere anche in presenza di pochissima luce, evitando allo stesso tempo di creare riflessi che potrebbero essere colti dai famelici predatori notturni.

Particolare al microscopio elettronico di un occhio di falena [credit: Scharfphoto.com]Per replicare questa particolare struttura nei rivestimenti dei pannelli solari, Jiang ha elaborato una semplicissima ed economica procedura. La cellula fotovoltaica da trattare viene collocata sopra a un comunissimo rotore. Dopodiché si procede a cospargere la superficie con una sospensione di nanoparticelle (un particolare liquido denso di particelle minuscole). Attivando il rotore, la cellula ruota molto velocemente generando una forte forza centrifuga che distribuisce uniformemente il liquido sulla sua superficie. Una volta asciutto, il liquido solidifica costituendo uno strato con una struttura del tutto simile a quella degli occhi delle falene.
Utilizzando questa tecnica, Jiang è riuscito a creare superfici antiriflesso adatte non solo ai pannelli fotovoltaici, ma anche agli schermi dei monitor, ai vetri e alle lenti degli occhiali.

Particolare della superficie di un’ala di cicalaFiero della sua scoperta, Jiang ha poi utilizzato la medesima procedura per applicare un ulteriore strato ai pannelli fotovoltaici, questa volta basato sulla struttura delle ali delle cicale.
Le ali di questi insetti sono infatti incredibilmente idrorepellenti per resistere agli ambienti umidi in cui spesso vivono. La loro struttura è molto simile a quella degli occhi delle falene, ma non viene utilizzata tanto per assorbire la luce, quanto per non far aderire l’acqua, che così resta sospesa su un sottilissimo strato d’aria creato dalle migliaia di minuscole protuberanze. Copiando ancora una volta la Natura, Jiang ha ottenuto una superficie in grado di repellere l’acqua con un’efficienza sorprendente.

I rivestimenti sviluppati da Jiang e il suo team potranno essere applicati per ottimizzare la resa dei pannelli solari. Gli attuali strati con cui sono rivestiti riflettono più del 10% della luce che ricevono, limitando considerevolmente l’efficienza di ogni pannello. Con il “rivestimento falena/cicala” i ricercatori sono riusciti ad abbattere ad appena il 2% la quantità di luce riflessa. Inoltre, grazie alle sue proprietà idrorepellenti, i costi di manutenzione per ripulire e mantenere efficienti i pannelli potrebbero essere ridotti al minimo.
La scoperta di Jiang potrà naturalmente essere applicata anche ad altri materiali, dalle banali finestre agli schermi per i computer, passando per gli occhiali da vista e i display dei cellulari.
La tecnica per “spalmare” il “rivestimento falena/cicala” deve essere ancora perfezionato, ma Jiang e i suoi colleghi sono molto ottimisti, la produzione industriale potrebbe iniziare entro pochi anni.

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1 commento a “Dalle falene e dalle cicale una nuova tecnologia per i pannelli solari”

  1. pannelli fotovoltaici a falena! dice:

    5 novembre 2009 ore 12:15

    Speriamo di vedere presto le applicazioni di queste tecnologie, ci farebbero proprio comodo.

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