Archivio agosto 2011

Sun-free: dal MIT il fotovoltaico che funziona anche senza sole

La maggior parte dell’energia comunemente utilizzata per usi civili ed industriali proviene dal calore, il quale viene convertito prima in energia meccanica e poi, eventualmente, in energia elettrica. Come è noto, durante i processi di conversione energetica vi è sempre una perdita di rendimento: in particolare i sistemi meccanici presentano un’efficienza relativamente bassa, e difficilmente possono essere scalabili alle dimensioni richieste dai dispositivi elettronici portatili.

I ricercatori dell’Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) del MIT, guidati da Ivan Celanovic, hanno recentemente messo a punto dispositivi fotovoltaici particolarmente efficienti, in grado di convertire direttamente in energia elettrica non solo la radiazione solare, ma anche l’energia termica proveniente dalla combustione di idrocarburi, dal decadimento di radioisotopi o da qualsiasi altra fonte di calore.

La tecnologia utilizzata dai ricercatori del MIT si basa sell’effetto termofotovoltaico, utilizzato per la prima volta circa cinquant’anni con relativamente scarso successo, a causa delle scarse efficienze raggiunte dai prototipi. Ora il problema sembra essere stato superato grazie all’impiego di materiali speciali nanostrutturati, con proprietà ottiche particolarmente idonee a questo genere di dispositivi. La radiazione emessa dalla sorgente termica include infatti molte più lunghezze d’onda di quelle presenti nello spettro solare, il che consente di utilizzare per la costruzione delle celle diodi fotovoltaici specifici, i quali possono assorbire molta più radiazione infrarossa del  silicio comunemente utilizzato. Con una comune sorgente termica, tuttavia, la maggior parte del calore risulta dispersa, e l’efficienza globale del dispositivo rimane relativamente bassa. La soluzione identificata dai ricercatori del MIT prevede di utilizzare una sorgente termica che emette radiazioni solo della lunghezza d’onda che può essere assorbita e convertita in elettricità dal diodo fotovoltaico, con notevole miglioramento dell’efficienza totale del dispositivo.

Cristallo fotonico di tungsteno nanostrutturato

Cristallo fotonico di tungsteno nanostrutturato

Ciò è reso possibile da un materiale opportunamente progettato, un cristallo fotonico con superficie nanostrutturata con una serie di cavità regolari che agiscono come elementi di risonanza, e sono in grado di propagare la luce in maniera selettiva. Quando questo materiale – un cristallo di tungsteno con miliardi di cavità nanostrutturate – viene riscaldato, si genera un fascio di radiazioni di lunghezza definita. Prosegui la lettura »

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