Biomimesi e Collettori Solari. Imparare dalle Ali di un Farfalla a Convertire Energia Solare Grazie alle Tinture e Coloranti di Michael GrätzelTag:Biomimesi, Celle Solari, Michael Grätzel |
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La scoperta che le ali della farfalla della specie Papilio Paris fungono da piccoli collettori solari ha portato degli scienziati in Cina e in Giappone a progettare un efficiente modello di cella solari che può essere utilizzata per alimentare case, aziende e numerose altre applicazioni in futuro. Grazie a questo adattamento evolutivo infatti piccoli collettori solari della farfalla trasportano calore al corpo scaldando il piccolo lepidottero nelle giornate fredde.
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Gli scienziati cinesi alla Shanghai Jiao Tong University hanno recentemente trovato un modo per copiare il modello della farfalla e in particolare dei collettori solari grazie all’utilizzo di tinture solari per celle solari sensibilizzate (DSCS). La ricerca preliminare sull’insetto indica che i suoi collettori solari hanno una struttura a nido d’ape che assorbe efficacemente la luce. In questa microstruttura a nido d’ape proprio grazie alle DSCS, gli scienziati sperano di aumentare l’efficienza di conversione delle celle solari, al fine di ottenere un prodotto commercialmente più redditizio.
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La tintura solare sensibilizzante per le celle solari (DSCC) è stata inventata da Michael Grätzel come alternativa poco costosa e versatile al tradizionale fotovoltaico. Fin dalla sua concezione, la tintura solare DSC ha eccitato i fans dell’energia solare grazie alle sue peculiarità in grado di sopportare alte temperature, funzionando in qualsiasi condizione anche di scarsa illuminazione. Un grave inconveniente delle tinture solari DSC riguarda l’efficienza di conversione al momento dell’assorbimento dell’energia solare. Speriamo che la situazione cambi con la continua ricerca per migliorare la tintura solare DSC e soprattutto la capacità di assorbire e disperdere la luce del sole.
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Nello studio di Zhang e colleghi, l’utilizzo del colorante sensibilizzante per le celle solari di Michael Grätzel ha reso possibile copiare la struttura delle ali della farfalla. Gli esami di laboratorio hanno dimostrato successivamente che l’ala della farfalla o più precisamente il collettore solare naturale assorbe la luce in modo più efficiente rispetto agli esperimenti artificiali convenzionali che usano colorante sensibilizzante sulle celle solari. Ma nonostante tutto il processo di fabbricazione di questo collettore solare è più semplice e più veloce rispetto altri metodi, e potrebbe essere utilizzato per la fabbricazione di altri dispositivi commercialmente valide. Grazie a queste analisi approfondite poi si è potuti individuare nella struttura a nido d’ape (QHS) della farfalla una struttura superficiale concava (SCS) dove nervature si incrociano (CRS), un’altra serie di esperimenti hanno poi dimostrato che la microstruttura a nido d’ape è la più efficace nel ridurre le riflessioni di luce sulla superficie dell’ala della farfalla.
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Questo processo di biomimesi ha così dimostrato che vi sono molti fattori che limitano la performance della cella solare. Ora molti progetti sono diretti al miglioramento dell’efficienza dell’utilizzo della tintura solare DSC attraverso lo sviluppo proprio di nuovi coloranti, migliorando le proprietà dei fotoanodi. Queste proprietà infatti hanno un’influenza determinante sulla luce assorbita, condizionando l’intera efficienza della cella solare. Contemporaneamente, sempre più sforzi sono stati diretti verso il miglioramento della performance della tintura solare DSC attraverso l’ottimizzazione e il trattamento dei suoi componenti chimici.
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[ Links utili e approfondimenti ]
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