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Superfici vetrate come pannelli fotovoltaici: progetto Bicocca

Mila Fiordalisi

Ricerca dell'università di Milano insieme al Los Alamos National Laboratory: messa a punto di una lastra in plexiglass "iniettata" con speciali nanoparticelle fluorescenti

Trasformare le superfici vetrate degli edifici in "elementi" fotovoltaici: questo l'obiettivo alla base del progetto portato avanti da un team congiunto di ricercatori dell'Università Milano-Bicocca (dipartimento Scienza dei Materiali) - coordinato per la parte italiana da Francesco Meinardi di Sergio Brovelli - e del Los Alamos National Laboratory, capitanato da Victor I. Klimov. Progetto che ha già sortito la messa a punto di una lastra in plexiglass "iniettata" con speciali nanoparticelle fluorescenti capaci di catturare e concentrare la luce del sole e di convogliarla all'interno degli edifici grazie alla capacità di semiconduzione.
In dettaglio, gli Lsc (Luminiscent Solar Concentrators), ossia i concentratori solari luminescenti, sono dispositivi a base di una lastra in materiale polimerico o in vetro in cui sono incorporati i cosiddetti cromofori "specie" otticamente attive che assorbono parte della luce solare – alla stregua di quanto accade con la fibra ottica - e la convogliano all'interno della lastra per poi rilasciarla nella parte interna. Fino ad oggi però non era possibile utilizzare i cromofori per vetrate, serre o coperture trasparenti e più in generale per elementi architettonici: le nanoparticelle infatti riassorbono gran parte della loro fluorescenza e in condizioni "normali" l'intensità della fluorescenza diminuisce fino ad azzerarsi prima che venga raggiunto il bordo della parete vetrata interna.
Ma il team italo-americano, supportato finanziariamente dalla Fondazione Cariplo, dalla Commissione europea e dal Dipartimento di Energia statunitense, è riuscito a superare questo ostacolo grazie alla messa a punto di una tecnica per incorporare nei concentratori plastici degli speciali cristalli colloidali di dimensioni di pochi milionesimi di millimetro. In questi nuovi nanomateriali, una particella funge da involucro per una seconda nanoparticella ancora più piccola, in una geometria che ricorda un nocciolo ricoperto dal suo guscio. "L'assorbimento avviene nel guscio che immediatamente trasferisce l'energia accumulata al nocciolo da cui avviene l'emissione luminosa", spiega Francesco Meinardi. E visto che il guscio è trasparente, la fluorescenza può propagare senza perdite per distanze molto lunghe, permettendo di realizzare dispositivi di grandi dimensioni nell'ordine di migliaia di centimetri quadrati e quindi utilizzabili in contesti architettonici reali.
Per la produzione di energia, inoltre, piccole celle solari vengono installate a livello degli spigoli delle lastre. Più la vetrata è trasparente più l'assorbimento di luce solare e la produzione di energia saranno efficaci, ma la soluzione del team italo-americano è utilizzabile anche su vetri colorati. "La tecnologia è immediatamente scalabile per l'industria e può essere utilizzata nella green architecture e nella building sustainability - sottolinea Sergio Brovelli -. Con questi nano-materiali, non più soltanto i tetti ma tutte le parti di un edificio possono diventare pannelli solari, incluse finestre e facciate, favorendone l'auto-sostenibilità. Inoltre la possibilità di realizzare dispositivi di qualsiasi forma e colore offre nuove opportunità nel design di elementi architettonici intelligenti".


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