Fotovoltaico: test in Michigan sul solare low cost. Niente celle, basta il vetro

I ricercatori dell’Università del Michigan hanno scoperto un sorprendente effetto magnetico della luce, che potrebbe portare ad un nuovo modo di intendere il fotovoltaico, eliminando addirittura le celle tradizionali e sfruttando materiali low-cost come il vetro invece dei semiconduttori.

Si tratta di una “strana reazione”, come l’ha definita Stephen Rand, professore al dipartimento di Electrical Engineering and Computer Science, Physics and Applied Physics dell’università, autore dell’articolo sulla scoperta che è stato pubblicato sul Journal of Applied Physics e ha fatto il giro del mondo.

La luce – come si legge in una nota dell’Università - ha una componente elettrica e una magnetica. Finora gli scienziati hanno pensato che gli effetti dei campi magnetici fossero così deboli da essere ignorati, ma Rand e il suo team hanno scoperto che, alla giusta intensità, quando la luce viaggia in un materiale che non conduce elettricità, il campo magnetico può generare effetti di 100 volte più potenti rispetto a quanto ci si aspettasse. In pratica, in presenza di queste condizioni, gli effetti magnetici sviluppano una forza equivalente ad un forte effetto di tipo elettrico.

“Questo potrebbe condurre ad un nuovo tipo di celle solari senza semiconduttori – ha dichiarato Rand – Nelle celle solari, la luce passa in un materiale, viene assorbita e genera calore. In questo caso, invece, ci aspettiamo di avere un carico di calore molto basso. Invece che assorbire la luce, si tratta di immagazzinare energia nel momento in cui si genera il campo magnetico. Il magnetismo intenso può essere indotto dall’intensità della luce e diventa una fonte di energia molto potente”.

In altre parole, è come realizzare una batteria. L'effetto magnetico separa le cariche positive e negative di un materiale e stabilisce una differenza di potenziale elettrico. Questo accade, appunto, anche con il vetro, che è un materiale a basso costo. In precedenza, questo meccanismo era stato individuato solo in materiali cristallini con una certa simmetria.

Rand e i suoi colleghi pensano adesso ai materiali migliori per realizzare in concreto la nuova soluzione e, ad esempio, le ceramiche trasparenti sono state segnalate come idonee. “Per mettere a punto le moderne celle solari, occorre un processo lunghissimo sui semiconduttori – ha commentato William Fisher, uno degli studiosi del team – A noi occorrono solo lenti per catturare la luce e una fibra che la guidi. Il vetro va bene per entrambe le cose, la ceramica ancora meglio”.

Basta scegliere il materiale giusto e si può arrivare ad un’efficienza pari a quella dei pannelli solari in commercio, circa del 10%. Non solo. Le condizioni perfette si hanno quando l’intensità luminosa è di 10 milioni di Watt per centimetro quadrato. A questo valore non arriva la luce del sole, ma con nuovi materiali si può ipotizzare di raggiungere lo stesso risultato anche con un’intensità diversa, minore.

La prossima estate il team sarà al lavoro per i test, prima con luce laser, poi direttamente utilizzando quella del sole. Solo allora scopriremo se la loro soluzione si possa rivelare una nuova strada praticabile per l’industria del fotovoltaico a basso costo.

Anna Tita Gallo

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