Il futuro dei pannelli solari si chiama “nano antenna”

Con buona pace di chi sostiene che il ricorso energetico al solare sia una truffa e un imbroglio, la ricerca sul campo continua senza sosta con progressi sempre più evidenti. Questa volta l'attenzione se l'è guadagnata un gruppo di ricerca della Rice University di Houston (Texas) i quali hanno sviluppato una nano antenna, ovvero un'antenna della grandezza dell'ordine del miliardesimo di metro/milionesimo di millimetro, in grado di sfruttare la componente infrarossa della luce solare per creare energia elettrica.


La radiazione solare, senza scendere troppo nei particolari, è sostanzialmente formata da tante componenti ognuna delle quali presenta una proprietà detta lunghezza d'onda; ad esempio ciò che noi chiamiamo volgarmente “luce” altro non è che l'insieme delle componenti della radiazione solare con lunghezze d'onda comprese tra i 380 e i 760 nm, alle quali è sensibile l'occhio umano, ma in realtà la radiazione solare è presente anche al di sotto e al di sopra di questa banda di lunghezze d'onda prendendo rispettivamente il nome di ultravioletto e infrarosso. L'energia contenuta nella radiazione solare non è tutta concentrata nello spettro (insieme di frequenze o lunghezze d'onda) della luce visibile bensì è spalmata su tutto lo spettro della radiazione stessa ma gli attuali pannelli fotovoltaici tipicamente non riescono a sfruttare lunghezze d'onda superiori a 1.1 nm (ovvero la maggior parte dell'infrarosso). 


Qua arriva l'innovazione del team coordinato da Mark Knight che ha costruito su un substrato di silicio, ovvero su un “supporto” del noto semiconduttore, delle nano antenne d'oro spesse una decina di nm e lunghe dai 110 ai 158 nm in grado non solo di catturare la radiazione infrarossa ma anche di convertirla in energia elettrica. Il meccanismo si basa sui plasmoni i quali sono elettroni oscillanti nella struttura metallica che agiscono come onde in uno stagno. Quando vengono eccitati dalla luce si crea sulla superficie metallica delle antenne un grande campo elettrico, maggiore di quello associato originariamente alla radiazione incidente; come conseguenza a tutto ciò si creano degli “elettroni caldi” con energia sufficiente a superare l'interfaccia metallo – semiconduttore (antenna – substrato) creando così corrente elettrica. 


Questa nuova tecnologia è ancora in fase di ricerca dunque bisognerà attendere ulteriori sperimentazioni per verificare la sua reale applicabilità, ma le premesse sono molto buone. Considerando che la parte infrarossa della radiazione solare contiene ben più di un terzo dell'energia totale della radiazione è evidente che sfruttare questa componente ha la potenzialità di aumentare notevolmente l'efficienza, attualmente bassa, dei sistemi fotovoltaici rendendoli sempre più competitivi nel panorama energetico globale. Resta da vedere chi scommetterà sul sole investendo in questa tecnologia sperimentale, ma in ogni caso ci si aspettano grandi innovazioni nel futuro prossimo con un mutamento sempre più radicale del panorama energetico mondiale.