Celle solari ispirate alle ali delle farfalle nere e stampate in 3d aumentano del 200% l’efficienza fotovoltaica

Il nuovo design per delle celle solari più efficienti si ispira alle ali delle farfalle nere e alla stampa 3D

Avete sentito la teoria secondo cui un battito d’ala di farfalla in una parte del mondo causa un uragano in un altro? Un recente sviluppo della stampa 3D influenzato dalla falena nera potrebbe rivelarsi un importante contributo al futuro del nostro clima e in questo caso la farfalla non ha nemmeno dovuto sbattere le ali.

Un team di ricercatori del Caltech e dell’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe in Germania hanno ispirato la struttura delle ali di a farfalla per progettare pannelli solari innovativi che possono assorbire in modo più efficiente la luce.

L’impatto del fotovoltaico è ancora minimo, poiché la limitata efficienza di assorbimento significa che l’energia solare è relativamente meno efficiente rispetto alle fonti più tradizionali e non viene implementata al suo potenziale. Le celle solari a pellicola sottile sono particolarmente povere in termini di trasformazione.

I ricercatori sono impegnati a migliorare questa situazione e a contribuire a preservare in modo più efficace il nostro ambiente naturale, quindi quale luogo migliore per trarre ispirazione dal mondo naturale?

Ecco dove entra in gioco la farfalla nera. Ufficialmente conosciuta come Pachliopta aristolochiae, questo membro della famiglia dei Lepidopteri è nativo di Sud e Sud-Est asiatico e ha una struttura ad ala unica che potrebbe portare allo sviluppo di un fotovoltaico più efficiente . Le sue ali sono coperte da piccole scale, che possono raccogliere la luce del sole su una vasta gamma di angoli e lunghezze d’onda diverse.

Queste scale potrebbero essere la chiave per progettare pannelli solari in miniatura in futuro e, a differenza di molti progetti di ricerca avanzati di ingegneria,  Madre Natura li ha forniti gratuitamente solo con qualche milione di anni di tentativi.

“Il design strutturale delle ali di questa farfalla, basato su creste e piccoli fori, offre contemporaneamente una buona stabilità meccanica, mentre raccoglie la luce con grande efficienza”, afferma Radwanul Siddique del Caltech, uno degli autori principali di un articolo intitolato ” Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers”, recentemente pubblicato su Science Advances.

Ispirati dalla fisiologia della farfalla e dalle tecniche di stampa 3D, Siddique e il suo team hanno deciso di creare un modello virtuale 3D delle ali dell’insetto, basato sulle immagini microscopiche.

Quindi hanno calcolato la capacità di assorbimento della luce che queste ali avrebbero, al fine di meglio comprendere le loro proprietà ottiche. Dopo di ciò, il prossimo passo logico era quello di far emergere alcune cellule solari di silicone che imitavano la struttura squamosa dell’ala. Su questi pannelli sono stati eseguiti dei test, mostrando un aumento di assorbimento della luce del 200% rispetto alle strutture precedenti.

I ricercatori continueranno a lavorare sulla progettazione dei loro assorbitori fotovoltaici, sperando di aumentare ulteriormente le loro capacità di raccolta di luce. Un modo per cui pensano di migliorare la struttura sarebbe quello di ottimizzare il proprio profilo di incisione, ad esempio utilizzando un modello piramidale invertito anziché un cilindrico.

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