Celle solari di maggior efficienza raccogliendo anche i raggi infrarossi

Celle solari di maggior efficienza raccogliendo anche i raggi infrarossi

Impiegando particolari materiali ibridi è possibile combinare due fotoni infrarossi per ottenere un fotone a più alta energia che può essere assorbito dalle celle fotovoltaiche per generare energia elettrica

di Andrea Bai pubblicata il , alle 14:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

I ricercatori dell'University of California - Riverside hanno escogitato un metodo capace di incrementare sensibilmente l'efficienza delle celle solari grazie all'impiego di particolari materiali ibridi capaci di sfruttare anche la porzione infrarossa della radiazione del sole.

La luce visibile costituisce infatti circa la metà dell'energia solare che raggiunge la superficie terrestre. La rimanente parte è quasi interamente composta dalla radiazione infrarossa che tuttavia passa attraverso i normali materiali che vengono attualmente usati nella costruzione delle celle solari.

I ricercatori sono stati in grado di realizzare materiali ibridi che hanno la capacità di combinare due fotoni infrarossi a bassa energia emettendo un fotone a più alta energia che rientra nello spettro del visibile e viene pertanto assorbito dalla cella fotovoltaica che può così generare elettricità da energia che verrebbe normalmente sprecata.

I materiali ibridi sono combinazioni di nanocristalli semiconduttori inorganici, che hanno il compito di catturare i fotoni infrarossi, e molecole organiche, che agevolano il processo cosiddetto di "photon upconversion". I ricercatori hanno sperimentato la combinazione di nanocristalli di seleniuro di piombo con rubrene: i cristalli hanno assorbito fotoni vicini all'infrarosso e il composto di rubrene ha emesso fotoni visibili giallo-aranci.

Tuttavia gli esperimenti hanno mostrato che questa combinazione è relativamente inefficiente per quanto riguarda il processo di upconversion. Con altri esperimenti è stata però riscontrata la possibilità di incrementare la capacità di upconversion ricoprendo i cristalli con altri particolari composti, il che suggerisce la possibilità di incrementare l'efficienza dei cristalli di seleniuro di piombo.

La capacità di convertire due fotoni a bassa energia in un fotone a energia più elevata, apre la strada a potenziali applicazioni nell'imaging biologico, nello stoccaggio dati ad alta densità e negli OLED.

25 Commenti
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demon7730 Luglio 2015, 14:27 #1
FANTASTICO!!
Il problema della scarsa efficienza dei pannelli fotovoltaici è da sempre rognoso.

Ipotetici nuovi pannelli di questo tipo potrebero fornire la medesima energia con poco più della metà della superficie esposta. Mica male.

Certo se un domani arrivassimo davvero a sistemi fotovoltaici capaci di assorbire qualcosa come il 90% della radiazione luminosa avremmo fatto tombola.
Ci sarebbero davvero i umeri utili per, non dico annullare, ma certamente ridurre in modo drammatico le altre fonti inquinanti.

Possibile che l'amico grafene tuttofare non possa dire la sua al riguardo?
+Benito+30 Luglio 2015, 14:59 #2
ero rimasto che la radiazione infrarossa è in gran parte ASSORBITA dai pannelli fotovoltaici, adesso scopro che addirittura sono trasparenti alla radiazione infrarossa.
demon7730 Luglio 2015, 15:04 #3
Originariamente inviato da: +Benito+
ero rimasto che la radiazione infrarossa è in gran parte ASSORBITA dai pannelli fotovoltaici, adesso scopro che addirittura sono trasparenti alla radiazione infrarossa.


Probabilmete si intende ASSORBITA ma NON CONVERTITA in energia elettrica.
Anche qualsiasi altro oggetto assorbe gli infrarossi del sole. E' la ragione per cui le cose si scaldano.
HSH30 Luglio 2015, 15:13 #4
bene di questo passo tra 5 anni *potrebbe* essere vantaggioso mettersi i pannelli solari a casa
bobafetthotmail30 Luglio 2015, 15:13 #5
Originariamente inviato da: demon77
Ipotetici nuovi pannelli di questo tipo potrebero fornire la medesima energia con poco più della metà della superficie esposta. Mica male.
Il costo. Fregancazzo dell'efficienza/estensione, siamo su un pianeta enorme. è il costo al kw che conta.

Certo se un domani arrivassimo davvero a sistemi fotovoltaici capaci di assorbire qualcosa come il 90% della radiazione luminosa avremmo fatto tombola.
I problemi del solare restano eh. Se non c'è sole pieno non produci, se non è inclinato bene non produci, e di notte non produci.
HSH30 Luglio 2015, 15:20 #6
Originariamente inviato da: bobafetthotmail
I problemi del solare restano eh. Se non c'è sole pieno non produci, se non è inclinato bene non produci, e di notte non produci.

e quando è ora di smaltirli ci rimetti quel poco che hai guadagnato in 10 anni
bobafetthotmail30 Luglio 2015, 15:38 #7
Originariamente inviato da: HSH
e quando è ora di smaltirli ci rimetti quel poco che hai guadagnato in 10 anni
Solo se li smaltisci correttamente
demon7730 Luglio 2015, 16:51 #8
Originariamente inviato da: bobafetthotmail
Il costo. Fregancazzo dell'efficienza/estensione, siamo su un pianeta enorme. è il costo al kw che conta.

I problemi del solare restano eh. Se non c'è sole pieno non produci, se non è inclinato bene non produci, e di notte non produci.


E col cavolo che l'estensione e l'efficienza non conta.
i tetti sono quelli che sono. E i campi non puoi mica tappezzarli di pannelli invece di coltivarli.
Comincia ad avere il triplo o il quadruplo dell'energia dallo stesso numero di pannelli e vedi che la cosa si fa parecchio più interessante. Anche per la questione costi che certmente è il limite principale.
Ad oggi purtroppo senza adeguati incentivi tipo conto energia i pannelli non sono convenienti.. copri i costi e poi praticmente sono a fine vita.
Ma anche qui se il rendimento fosse maggiore si rivaluterebbe la questione.

Per la produzione saltuaria ovviamente hai ragione.
Ma se pensiamo a micro impianti dotati di pannelli + batteria tampone (come ad esempio tesla powerwall) l'efficienza dell'impianto sale in modo davvero importante, abbastanza da renderti quasi del tutto indipendente dalla rete esterna per la maggior parte del tempo.

Moltiplicando tuto questo per buona parte della cittadinanza ammetterai che il fabbisogno energetico del paese avrebbe un calo veramente importante.
Italia 130 Luglio 2015, 19:37 #9
Ma arabi ed americani non si arrabbiano quando ci sono certe scoperte ? C'è il rischio che vendono meno petrolio. Dovrebbero fare una guerra in California, dicendo che ci sono terroristi con armi chimiche...
FS930 Luglio 2015, 20:17 #10
Originariamente inviato da: +Benito+
ero rimasto che la radiazione infrarossa è in gran parte ASSORBITA dai pannelli fotovoltaici, adesso scopro che addirittura sono trasparenti alla radiazione infrarossa.


I fotoni nell'infrarosso hanno poca energia, percio' non vengono assorbiti dal silicio, il quale ha un bandgap troppo elevato affinche' uno di questi fotoni possa "spostare" un elettrone utile. Percio' ci passano attraverso.
Al contrario, quelli nell'ultravioletto sono molto energetici, ma quando vengono assorbiti generano comunque un solo elettrone, percio' la loro extra-energia viene "sprecata" (linguaggio poco tecnico, ma spero che si capisca).

I pannelli per scopo aerospaziale hanno piu' strati di semiconduttori impilati di tipo differente (in genere 3) in modo che i fotoni piu' energetici generino effettivamente piu' energia, mentre quelli poco energetici vengono comunque assorbiti dagli strati inferiori.

Originariamente inviato da: Italia 1
Ma arabi ed americani non si arrabbiano quando ci sono certe scoperte ? C'è il rischio che vendono meno petrolio. Dovrebbero fare una guerra in California, dicendo che ci sono terroristi con armi chimiche...


In realta' arabi e aziende petrolifere sono fra i primi investitori in energie alternative, cosi' faranno i soldi anche quando di petrolio non se ne usera' piu'...

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