Fotovoltaico, le nanoparticelle che trasformano le finestre in pannelli solari

Lastre di plastica con speciali nanoparticelle fluorescenti che catturano e concentrano la luce solare trasformando la finestra in un pannello solare: è questo il frutto del lavoro del team di ricerca del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca coordinato dai professori Francesco Meinardi e Sergio Brovelli, in collaborazione con il gruppo guidato da Victor I. Klimov del Los Alamos National Laboratory (U.S.A.) e con Hunter McDaniel dell’azienda UbiQD.

I ricercatori hanno messo a punto un nuovo tipo di concentratori solari luminescenti (LSC, Luminescent Solar Concentrators) ovvero lastre di plastica o vetro nelle quali sono incorporate speciali nanoparticelle che assorbono la luce solare e la riemettono all’interno della lastra. Quindi, piccole celle solari poste lungo il perimetro della finestra raccolgono la luce intrappolata, convertendola in elettricità. In questo modo, anche una finestra parzialmente trasparente diventa un generatore di elettricità in grado alimentare i computer di un ufficio, il condizionatore d’aria in una giornata afosa o l’illuminazione interna di un’abitazione.

Ecco le principali caratteristiche di questi nuovi vetri fotovoltaici: non sono tossiciperché in questi dispositivi non vi sono cadmio, né altri metalli, sono molto efficientiperché assorbono la luce da tutto lo spettro solare (non solo dal rosso, come avviene con i dispositivi precedenti) e al tempo stesso non riassorbono la loro stessa luminescenza e sono incolori, superando così uno dei limiti più grandi per l’applicazione in edilizia civile, ovvero l’impatto estetico.

“Invece di continuare a lavorare con i classici cristalli semiconduttori a base di metalli pesanti come il cadmio o il piombo” dice Francesco Meinardi, uno degli autori dello studio “abbiamo realizzato nanoparticelle costituite da leghe di più elementi, riuscendo ad ottenere concentratori non tossici, con straordinarie capacità di assorbimento della luce del sole, e che al contempo preservano la caratteristica chiave di non riassorbire la luce emessa da loro stessi. In questo modo abbiamo coniugato le elevate efficienze e le grandi dimensioni richieste per la costruzione di elementi architettonici reali. Il fattore estetico è poi di fondamentale importanza perché una soluzione tecnologica per essere accettata non può andare a discapito della qualità della vita”.

La caratteristica, mai raggiunta finora, di aumentare grandemente l’efficienza fotovoltaica e di ottenere lastre essenzialmente incolori, molto simili alle tipiche lenti degli occhiali da sole grigio-brune, “fa sì che queste nuove finestre fotovoltaiche si integrino in modo invisibile nel contesto urbano”, sottolinea Francesco Carulli che ha lavorato al progetto durante la sua tesi di Laurea in Scienza dei Materiali per la quale è stato insignito del premio “Technology for human beings” della Prismian Group.

Infine non è da sottovalutare il risparmio energetico derivante dal ridotto ricorso al condizionamento ambientale nei palazzi che utilizzeranno questo tipo di tecnologia, grazie all’assorbimento della luce solare da parte dei concentratori solari che limita il sovra riscaldamento degli edifici.