Dream of Solar Energy Collection Windows è un passo più vicino alla realtà

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I ricercatori dell'Università del Minnesota e dell'Università di Milano-Bicocca stanno portando il sogno di finestre che possono raccogliere in modo efficiente l'energia solare un passo avanti verso la realtà grazie alle nanoparticelle di silicio ad alta tecnologia. Prodotto solare

I ricercatori hanno sviluppato tecnologia per incorporare le nanoparticelle di silicio in quelli che chiamano efficienti concentratori solari luminescenti (LSC). Questi LSC sono l'elemento chiave delle finestre che possono raccogliere in modo efficiente l'energia solare. Quando la luce brilla attraverso la superficie, le utili frequenze della luce sono intrappolate all'interno e concentrate sui bordi in cui le piccole celle solari possono essere messe in posizione per catturare l'energia. LED solare

La ricerca è pubblicata su Nature Photonics, una rivista scientifica peer-reviewed pubblicata da The Nature Publishing Group. Sistema di illuminazione solare

Le finestre che possono raccogliere energia solare, chiamate finestre fotovoltaiche, sono la prossima frontiera nelle tecnologie di energia rinnovabile, poiché hanno il potenziale per aumentare in gran parte la superficie degli edifici adatti alla generazione di energia senza influire sulla loro estetica, un aspetto cruciale, specialmente nelle aree metropolitane. Le finestre fotovoltaiche basate su LSC non richiedono alcuna struttura ingombrante sulla loro superficie e poiché le celle fotovoltaiche sono nascoste nel telaio della finestra, si fondono invisibilmente nell'ambiente costruito. luce solare alimentata

L'idea di concentratori solari e celle solari integrate nel design dell'edificio è in circolazione da decenni, ma questo studio ha incluso una differenza chiave: le nanoparticelle di silicio. Fino a poco tempo fa, i migliori risultati erano stati raggiunti utilizzando nanostrutture relativamente complesse basate su elementi potenzialmente tossici, come cadmio o piombo, o su sostanze rare come l'indio, che è già enormemente utilizzato per altre tecnologie. Caricatore del pannello solare

Il silicio è abbondante nell'ambiente e non tossico. Funziona anche in modo più efficiente assorbendo la luce a diverse lunghezze d'onda di quanto emetta. Tuttavia, il silicio nella sua forma di massa convenzionale, non emette luce o luminesce. Sistema di energia solare domestica

"Nel nostro laboratorio, facciamo" trucco "la natura sfruttando la dimensione dei cristalli di silicio in pochi nanometri, ovvero circa dieci millesimi del diametro dei capelli umani", ha dichiarato il professore di ingegneria meccanica del Minnesota Uwe Kortshagen, inventore del Processo per la creazione di nanoparticelle di silicio e uno degli autori senior dello studio. Caricatore solare portatile

"A queste dimensioni, le proprietà di Silicon cambiano e diventa un emettitore di luce efficiente, con l'importante proprietà per non assorbire la propria luminescenza. Questa è la caratteristica chiave che rende le nanoparticelle di silicio ideali per le applicazioni LSC." Generatore solare portatile

L'uso delle nanoparticelle di silicio ha aperto molte nuove possibilità per il team di ricerca. Powerbank solare

"Negli ultimi anni, la tecnologia LSC ha subito una rapida accelerazione, grazie anche agli studi pionieristici condotti in Italia, ma trovare materiali adeguati per la raccolta e la concentrazione di luce solare è stato ancora una sfida aperta", ha affermato Sergio Brovelli, professore di fisica all'università di Milano-Bicocca, coautore dello studio, e co-fondatore della società spin-off Glass to Power che sta industrializzando gli LSC per le finestre fotovoltaiche "Ora è possibile sostituire questi elementi con nanoparticelle di silicio". luce solare esterna

I ricercatori affermano che le caratteristiche ottiche delle nanoparticelle di silicio e la loro quasi perfetta compatibilità con il processo industriale per la produzione di LSC polimerici creano un percorso chiaro per creare finestre fotovoltaiche efficienti in grado di catturare oltre il 5 percento dell'energia del sole a bassi costi senza precedenti. Prezzo del sistema di energia solare

"Ciò renderà le finestre fotovoltaiche basate su LSC una vera tecnologia per il mercato fotovoltaico integrato per l'edificio senza i potenziali limiti di altre classi di nanoparticelle basate su materiali relativamente rari", ha affermato Francesco Meinardi, professore di fisica all'Università di Milano-Bicocca e uno dei primi autori del documento. Sistema domestico solare

Le nanoparticelle di silicio sono prodotte in un processo ad alta tecnologia usando un reattore al plasma e formate in una polvere. torcia solare

"Ogni particella è costituita da meno di duemila atomi di silicio", ha detto Samantha Ehrenberg, un dottorato meccanico dell'Università del Minnesota. Studente e un altro primo autore dello studio. "La polvere viene trasformata in una soluzione a forma di inchiostro e quindi incorporata in un polimero, formando un foglio di materiale plastico flessibile o rivestimento di una superficie con un film sottile." Energia Solar

L'Università del Minnesota ha inventato il processo per la creazione di nanoparticelle di silicio circa una dozzina di anni fa e detiene una serie di brevetti su questa tecnologia. Nel 2015, Kortshagen ha incontrato Brovelli, che è un esperto di fabbricazione di LSC e aveva già dimostrato vari approcci di successo a LSC efficienti basati su altri sistemi di nanoparticelle. sistema di energia solare fuori griglia

Il potenziale delle nanoparticelle di silicio per questa tecnologia è stato immediatamente chiaro e è nata la partnership. L'Università del Minnesota ha prodotto le particelle e i ricercatori in Italia hanno fabbricato gli LSC incorporandoli nei polimeri attraverso un metodo a base industriale e ha funzionato. Sistema solare a casa

"Questa è stata davvero una partnership in cui abbiamo raccolto i migliori ricercatori nei loro campi per rendere una vecchia idea davvero di successo", ha detto Kortshagen. "Abbiamo avuto l'esperienza nel rendere le nanoparticelle di silicio e i nostri partner a Milano hanno avuto esperienza nella fabbricazione dei concentratori luminescenti. Quando tutto si è unito, sapevamo che avevamo qualcosa di speciale." kit solare

Caricatore della batteria solare fornito da mtosolare