lunedì, 19 Aprile 2021

Pannelli fotovoltaici al peperoncino, la ricetta innovativa che migliora la produzione

Un pizzico di peperoncino e una spolveratina di sale migliorano non solo le pietanze a tavola: ecco come la ricerca sul fotovoltaico passa dalla chimica alla cucina.

Enrica Vigliano
Enrica Vigliano
Enrica Vigliano, romana per adozione. Lavora nel mondo dell’arte e della comunicazione di eventi, dopo gli studi di Archeologia e di Business dei beni culturali. Adora parimenti la matematica e la grammatica, avendo una predilezione per le parole crociate e per la vita all’aperto.

C’erano una volta un peperoncino, un sale e un pannello fotovoltaico… no, non è l’inizio di un’esilarante barzelletta, ma sono tutti ingredienti che, combinati tra loro, ci faranno fare una bella risata sui costi di produzione dei pannelli fotovoltaici e dell’energia elettrica, oltre che sulle bollette della luce.

Quando? Presto, anzi, prestissimo secondo Jon Major, ricercatore e fisico dello Stephenson Institute for Renewable presso l’università di Liverpool.

Fotovoltaico, una scienza in continua evoluzione

Prima era il silicio, poi la perovskite, infine sarà un materiale del tutto naturale. La tecnologia legata al fotovoltaico fa passi da gigante di anno in anno per rendere l’approvvigionamento di energia solare sempre più competitivo, nell’ottica di soppiantare radicalmente l’uso dei combustibili fossili, alla base dei disastrosi cambiamenti climatici a cui corriamo incontro.

Tuttavia, ogni nuova scoperta comporta pro e contro: ad esempio, se è vero che la perovskite soppianterà l’utilizzo di silicio nei pannelli solari fotovoltaici perché in grado di assorbire più facilmente la luce del sole, è anche vero che questo materiale perde di competitività nel trasformare i fotoni in elettricità.

Ecco perché Qinye Bao, fisico della East China Normal University ha cominciato a cercare un additivo più facile da utilizzare e, soprattutto, meno costoso per migliorare l’efficienza delle celle fotovoltaiche a base di perovskite.

Aggiungendo la capsaicina alle celle, si è accorto che questa sostanza ha delle importantissime proprietà sia di miglioramento della conduttività elettrica che di riduzione della perdita di calore.

Cosa prende? Un’insalata piccante di elettroni, grazie

celle solari alla capsaicina

Dei benefici sul nostro organismo del peperoncini si è a lungo discusso, così ricchi di proprietà antibiotiche digestive, cardio protettive e antinfiammatorie, ma ora la capsaicina, elemento abbondante nei cornetti rossi che conferisce al cibo il classico sapore piccante, è al centro di uno studio su tutt’altro versante, quello delle energie rinnovabili e dei pannelli fotovoltaici.

La ricerca, di Qinye Bao prima e di Jon Major poi, ha dimostrato come questa sostanza sia capace di modificare la densità degli elettroni liberi di circolare all’interno dei pannelli fotovoltaici, migliorando notevolmente il flusso di corrente che qui si genera e aumentando l’efficienza di conversione da energia solare a corrente elettrica.

Il “trucco” sta nel creare una differenza di potenziale dovuta in alcuni strati a una sovrabbondanza di elettroni circolanti, sollecitati dalla radiazione solare, e in altri da una loro penuria. Questo processo viene accentuato dalla capsaicina, con la quale si ottengono quindi celle solari fotovoltaiche molto performanti.

Il tutto a partire non da un componente chimico, ma da una sostanza assolutamente naturale e facilmente reperibile. Come sottolineano i ricercatori dell’East China Normal University di Shangai:

È assoluta priorità selezionare biomateriali sostenibili: la capsaicina è a basso costo, naturale, sostenibile e abbondante sulla Terra.

Sole e sale, una coppia vincente, non solo al mare

Non solo di peperoncino si interessa la ricerca per le tecnologie del fotovoltaico, ma anche di una specifica tipologia di “sale”, chimicamente parlando, di magnesio. Questo composto, che si trova in abbondanza nei mari e nelle cucine sotto forma di addensante, potrebbe rapidamente sostituire una componente tossica e cancerogena impiegata nella produzione dei pannelli fotovoltaici: il tellururo di cadmio.

In un prossimo futuro sarà quindi possibile realizzare delle celle fotovoltaiche e dei pannelli solari che non solo forniranno energia elettrica pulita, ma saranno anche più ecosostenibili dal punto di vista della loro produzione.

E se il pannello solare si riparasse da solo?

Un altro materiale in fase di sperimentazione è il seleniuro di antimonio, un composto che si configura con una struttura che ricorda quella del grafene.

Con questo composto i ricercatori stanno cercando di creare delle strisce sottilissime, i nanofili, che possano indirizzare al meglio il flusso di elettroni all’interno dei pannelli solari fotovoltaici, garantendo allo stesso tempo una maggiore superficie di esposizione ai raggi solari.

Ma c’è di più: questo materiale semiconduttore è in grado di ristabilire i legami recisi da agenti esterni, rottura che inficia sulla resa e sulle prestazioni del pannello fotovoltaico, esattamente come la lucertola replica la coda in caso di perdita della stessa.

Una proprietà straordinaria, che apre la strada a molte altre applicazioni nei campi dell’optoelettronica e della fotochimica.

Enrica Vigliano
Enrica Vigliano
Enrica Vigliano, romana per adozione. Lavora nel mondo dell’arte e della comunicazione di eventi, dopo gli studi di Archeologia e di Business dei beni culturali. Adora parimenti la matematica e la grammatica, avendo una predilezione per le parole crociate e per la vita all’aperto.

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