Pannelli solari, la svolta che li rende più efficienti
Oggi siamo abituati a pensare che i pannelli solari siano solo quelli fotovoltaici, al momento più efficienti e diffusi. In realtà ne esistono di un altro tipo, definiti termoelettrici, che potrebbero cambiare il futuro delle rinnovabili. Uno studio pubblicato in Light: Science and Applications ha mostrato che, con alcune modifiche strutturali, tali dispositivi potrebbero produrre 15 volte più energia di quanto facciano oggi e le aspettative sono alte.
Pannelli solari termoelettrici più efficienti
I pannelli solari termoelettrici sono stati finora messi in ombra dai più convenienti ed efficienti pannelli fotovoltaici. Questi ultimi producono energia trasformando la luce solare in elettricità tramite celle di silicio. I primi invece sfruttano l’energia termica. In questi dispositivi una parte è riscaldata dal sole mentre l’altra è raffreddata.
Con queste premesse il pannello sfrutta l’effetto Seebeck, ovvero la possibilità di generare energia convertendo la differenza di temperatura in differenza di potenziale elettrico tramite materiali conduttori e semiconduttori. Oggi questi pannelli solari risultano molto meno efficienti di quelli fotovoltaici, dato che convertono solo l’1% della luce solare in elettricità, contro il 20% delle loro diffuse alternative. È a questo punto che intervengono le nuove scoperte.
Come ottenere pannelli solari più efficienti?
A concentrarsi su come rendere i pannelli solari termoelettrici più efficienti ci ha pensato un team del University of Rochester’s Institute of Optics. I ricercatori hanno abbandonato la prospettiva dominante, che punta sul modificare i materiali di cui sono composti i dispositivi, e si sono concentrati sulla tecnologia laser. Hanno quindi utilizzato il “metallo nero” o “black metal”, con impulsi laser a femtosecondi.
Tale tecnica ha permesso di aumentare notevolmente la capacità di un metallo comune come il tungsteno di assorbire il calore. Gli scienziati hanno poi coperto il tutto con un piccolo pezzo di plastica, così da creare una “mini serra” che impedisse al calore di disperdersi. Ciò ha portato il pannello a generare 15 volte più energia.
Quali saranno i pannelli solari più efficienti in futuro?
I ricercatori sperano che la nuova scoperta su come rendere i pannelli solari termoelettrici più efficienti possa rivoluzionare il futuro delle rinnovabili. Il team ha messo alla prova i propri progressi provando ad alimentare dei comuni LED con i dispostivi modificati. Normalmente un pannello termoelettrico non riesce ad accendere il LED nemmeno se esposto a una luce 10 volte più forte di quella solare.
I nuovi dispositivi si sono invece dimostrati in grado di portarlo alla massima luminosità sotto una luce appena 5 volte più forte di quella solare normale. La speranza è che in futuro tali miglioramenti portino i pannelli termoelettrici a essere utilizzati per alimentare sensori intelligenti o tecnologie indossabili a basso consumo. Potrebbero poi diventare la base dei sistemi energetici rinnovabili nelle aree rurali off-grid.
Non si prevede che i pannelli solari termoelettrici, per quanto più efficienti, sostituiscano le alternative fotovoltaiche su ampia scala. Chunlei Guo, autore senior dello studio, ha però sottolineato che il progresso rimane stupefacente. La svolta arriva per altro in un momento in cui la corsa all’indipendenza energetica occupa un posto di rilievo sulla scena internazionale, così come le strategie di riduzione delle emissioni.
