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.
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.
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.
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.