I ricercatori dell’Università della Corea hanno sviluppato un nuovo design di nanomateriali utilizzando nanosfere d’oro autoassemblanti che migliorano significativamente l’assorbimento dell’energia solare. Questa svolta affronta una sfida chiave nel campo delle energie rinnovabili: catturare l’intero spettro della luce solare, comprese le lunghezze d’onda oltre la luce visibile.
La sfida dell’assorbimento dello spettro solare
Le attuali tecnologie solari faticano ad assorbire in modo efficiente l’intera gamma della radiazione solare. Mentre materiali come le nanoparticelle d’oro e d’argento si dimostrano promettenti, il loro assorbimento è generalmente limitato alle lunghezze d’onda visibili. Catturare la luce nel vicino infrarosso, che costituisce una parte sostanziale della luce solare, è rimasto difficile. Questo è fondamentale perché uno spettro di assorbimento più ampio si traduce direttamente in una maggiore efficienza di conversione energetica.
La soluzione: Supraball d’oro autoassemblanti
Il team dell’Università della Corea, guidato da Seungwoo Lee, ha affrontato questa sfida progettando delle “supraball”: gruppi di nanoparticelle d’oro che si assemblano spontaneamente in minuscole sfere. Regolando attentamente il diametro di queste supraball, hanno massimizzato l’assorbimento su una gamma più ampia di lunghezze d’onda.
Simulazione e fabbricazione
I ricercatori hanno innanzitutto utilizzato simulazioni al computer per ottimizzare il design della supraball, prevedendo un’efficienza di assorbimento superiore al 90%. Successivamente, hanno creato una pellicola di queste supraball essiccando una soluzione liquida su un generatore termoelettrico, un dispositivo che converte la luce direttamente in elettricità. In particolare, il processo non richiede condizioni specifiche di camera bianca o temperature estreme, il che lo rende altamente scalabile.
Risultati delle prestazioni
I test con un simulatore solare a LED hanno mostrato che il generatore rivestito di supraball ha assorbito circa l’89% della luce solare, quasi il doppio del tasso di assorbimento (45%) di un dispositivo simile che utilizza nanoparticelle d’oro convenzionali.
“Le nostre supraball plasmoniche offrono un percorso semplice per raccogliere l’intero spettro solare”, spiega il Dr. Lee.
Implicazioni per le energie rinnovabili
Questa tecnologia potrebbe ridurre drasticamente i costi e migliorare l’efficienza dei sistemi solari termici e fototermici. La semplicità di fabbricazione lo rende potenzialmente praticabile per l’implementazione su larga scala. Il vantaggio principale è che questo approccio potrebbe rendere più accessibile l’energia solare ad alta efficienza, accelerando la transizione verso le fonti rinnovabili.
La ricerca è stata pubblicata su ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Questo sviluppo rappresenta un passo significativo verso una raccolta di energia solare più efficace e conveniente, sbloccando potenzialmente una nuova generazione di tecnologie rinnovabili.
