Flower Power: il fotovoltaico che imita i petali di rosa

Dove l’uomo non riesce, arriva in aiuto la natura. L’attenta osservazione dei processi naturali e la loro riproduzione in laboratorio sembra essere la nuova frontiera della ricerca tecnologica, specie per quella inerente lo studio di nuovi materiali. Ne abbiamo già parlato grazie all’innovazione di alcuni ricercatori dell’Università di Cambridge che hanno sviluppato un materiale molto simile alle ossa umane con cui potrebbero essere realizzati edifici. E adesso un’altra felice intuizione arriva da un team di ricerca del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), in collaborazione con il Centro per la Ricerca sull’energia solare e idrogeno del Baden-Württemberg.

La fotosintesi è il meccanismo alla base del fotovoltaico

In questo caso l’innovazione riguarda nuove celle fotovoltaiche più efficienti grazie all’imitazione della struttura dei fiori e in particolare di quella delle rose. I ricercatori sono partiti da una semplice considerazione: il fotovoltaico funziona in modo molto simile al processo di fotosintesi vegetale perché in entrambe i casi la luce viene assorbita e convertita in energia chimica nel caso dei fiori e in energia elettrica nel caso dei sistemi solari. I fiori, però, ci riescono meglio. Perché assorbono una quantità maggiore di luce solare da differenti angolature, grazie a delle proprietà anti-riflesso particolarmente spiccate.
Nelle specie vegetali questa capacità di sfruttare al massimo i raggi solari è frutto di un lungo processo di evoluzione, che gli scienziati del KIT hanno analizzato nel dettaglio, scoprendo che l’effetto anti-riflesso è evidente soprattutto nei petali di rosa, dove i forti contrasti cromatici aumentano la possibilità di impollinazione.

Nanotecnologie per imitare la struttura dei petali di rosa

Per replicare queste proprietà i ricercatori, il cui studio è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Advanced Optical Materials, hanno creato un reticolo di microstrutture e nervature aggiuntive composte da nanostrutture disposte in modo casuale. Il sistema è un insieme di microlenti in grado di aumentare la probabilità che i fotoni vengano assorbiti.
Per riprodurre la struttura delle cellule epidermiche dei petali di rosa gli scienziati hanno creato un composto di polidimetilsilossano, un polimero a base di silicio, utilizzato come stampo, che replica in negativo la forma dei petali. Lo strato trasparente ottenuto è stato poi integrato in una cella solare organica.

Con Flower Power celle più efficienti del 12%

Secondo i risultati dei primi test effettuati la cella solare è in grado di garantire un’efficienza maggiore del 12% e di ridurre la superficie riflettente, pari a meno del 5% anche quando l’angolo di incidenza della luce è di 80°.