“Smart Windows”: anche le finestre divengono fotovoltaiche grazie alle nanoparticelle

finestraSono passati solo pochi giorni, da quando da questo blog ho avuto modo di parlare della tecnologia basata sui concentratori solari LSC (Luminescent Solar Concentrators), applicata alle barriere antirumore installate ai margini delle autostrade (vedi post “ “Olanda: dopo le piste ciclabili fotovoltaiche è il turno anche delle barriere stradali antirumore). Proprio in quella circostanza avevo parlato di questa tecnologia come derivata dalle cosiddette “smart windows”, o “finestre intelligenti”, capaci cioè di divenire elementi fotovoltaici attivi, dando un contributo determinate per una nuova edilizia ecoefficiente. Proprio su questo interessante tema, uno studio realizzato da un team di ricerca dell’Università di Milano-Bicocca, grazie al quale sarà presto possibile utilizzare le nanoparticelle per trasformare le finestre dei palazzi in pannelli solari.

Si tratta in sostanza di lastre in materiale plastico con speciali nanoparticelle fluorescenti, capaci di catturare e concentrare la luce solare trasformando la finestra in un pannello solare. Il team tutto italiano di ricerca è quello del Dipartimento di Scienza dei Materialiconcentratori-solari-bicocca dell’Università di Milano-Bicocca coordinato dai professori Francesco Meinardi e Sergio Brovelli, in collaborazione con il gruppo guidato da Victor I. Klimov del Los Alamos National Laboratory (U.S.A.) e con Hunter McDaniel dell’azienda UbiQD. A destra una immagine che illustra lo schema di funzionamento di un concentratore solare luminescente a base di plexiglass e nanoparticelle. Quello messo a punto dai ricercatori è un nuovo tipo di concentratore solari luminescente (LSC, Luminescent Solar Concentrators), dove piccole celle solari poste lungo il perimetro della finestra raccolgono la luce intrappolata, convertendola in elettricità. In questo modo, anche una finestra parzialmente trasparente diventa un generatore di elettricità in grado di alimentare utenze elettriche o illuminazione di un’abitazione. In essenza le principali caratteristiche di questi nuovi vetri fotovoltaici possono essere così riassunte:

  • non sono tossici: dal momento che nei nuovi dispositivi non vi è presenza di elementi come cadmio o altri metalli;
  • sono molto efficienti: visto che riescono ad assorbire la luce da tutto lo spettro solare (non solo dal rosso, come avviene con i dispositivi precedenti) e al tempo stesso non riassorbono la loro stessa luminescenza e sono incolori, superando così uno dei limiti più grandi per l’applicazione in edilizia civile, rappresentato dall’impatto estetico/visivo.

Secondo il coordinatore del team Francesco Meinardi, “invece di continuare a lavorare con i classici cristalli semiconduttori a base di metalli pesanti come il cadmio o il piombo, abbiamo realizzato nanoparticelle costituite da leghe di più elementi, riuscendo ad ottenere concentratori non tossici, con straordinarie capacità di assorbimento della luce del sole, e che al contempo preservano la caratteristica chiave di non riassorbire la luce emessa da loro stessi. In questo modo abbiamo coniugato le elevate efficienze e le grandi dimensioni richieste per la costruzione di elementi architettonici reali. Il fattore estetico è poi di fondamentale importanza perché una soluzione tecnologica per essere accettata non può andare a discapito della qualità della vita”.

Ma la peculiarità maggiore delle nuove nano particelle mai raggiunta fino ad oggi, è di incrementare fortemente l’efficienza fotovoltaica, ottenendo lastre essenzialmente smartwindowsincolori, molto simili alle tipiche lenti degli occhiali da sole grigio-brune, che fa sì che queste nuove finestre fotovoltaiche si integrino in modo invisibile nel contesto urbano. Un aspetto sottolineato da Francesco Carulli che ha lavorato al progetto durante la sua tesi di Laurea in Scienza dei Materiali per la quale è stato insignito del premio “Technology for human beings” della Prismian Group. Altro aspetto fondamentale e certo non ultimo della nuova tecnologia, è rappresentato dal risparmio energetico derivante dal ridotto ricorso al condizionamento ambientale nei palazzi che utilizzeranno questo tipo di tecnologia, grazie all’assorbimento della luce solare da parte dei concentratori solari che limita il sovra riscaldamento degli edifici (immagine sopra a sinistra).

Sauro Secci

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