Oggi le celle solari disponibili e più avanzate in commercio convertono la luce del sole dallo spettro visibile ma ora grazie ad un n uovo materiale in fase di sviluppo in Spagna, i ricercatori pensano di arrivare ad un nuovo modo di convertire la luce: dallo spettro degli infrarossi. Utilizzare anche questa parte di spettro significa guadagnare circa il 50% dell'energia luminosa totale emessa e utilizzabile dal sole che giunge dal sole. Dopo le recenti scoperte ed invenzioni del MIT e l'utilizzo delle nanoantenne per catturare l'energia del sole anche di notte ecco le ultime novità.
Le celle solari convenzionali si basano su un semiconduttore come il silicio. Ma la loro incapacità di assorbire circa il 30% dell'energia solare pone un limite teorico non indifferente. Il nuovo materiale, però, può sfruttare sia i fotoni del visibile sia quelli dell'infrarosso, quindi arrivare ad un massimo teorico di efficienza pari al 63%. Già nel 1997 gli scienziati spagnoli giunsero ad importanti risultati per l'utilizzo degli elettroni con basse cariche energetiche, avvicinandosi ad un nuovo modo per aumentare lo spettro utilizzabile dalle celle solari.
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Il sistema si basa sul concetto di "step" energetico. Invece di dover assorbire l'energia solare solamente di quel determinato livello energetico in un unico step, questo nuovo materiale è in grado di assorbire i fotoni a basso livello energetico "attendendo" che questi vengano assorbiti completamente dalla cella solare. Ora i ricercatori guidati da Perla Wahnon e Josè Conesa di Madrid utilizzeranno questa idea per progettare la loro nuova cella solare, aggiungendo il nuovo materiale al titanio e vanadio dei semiconduttori convenzionali modificando le proprietà elettroniche per creare questo livello intermedio di assorbimento di energia possibile. Il team spagnolo già calcola che il suo materiale teoricamente possa catturare il 63% di energia solare.
Un team internazionale di ricercatori guidati dalla Monash University ha individuato delle sostanze chimiche che possono diventare un elemento chiave nel processo di fotosintesi, aprendo la strada ad un nuovo approccio di utilizzare la luce del sole per dividere l'acqua in idrogeno ed ossigeno. Il passo potrebbe rivoluzionare il settore delle energie rinnovabili, rendendo l'idrogeno un combustibile veramente sostenibile nel prossimo futuro ma soprattutto meno costoso e più facile da produrre su larga scala. Il team di scienziati ha così sviluppato un rivestimento impregnato di manganese, sostanza chimica fondamentale nel processo di fotosintesi nelle piante.
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"Abbiamo copiato la natura, prendendo spunto dagli elementi e meccanismi trovati nella vita vegetale e che si sono sviluppati più di 3 miliardi di anni fa. Abbiamo solo ricreato in laboratorio uno di quei importanti processi essenziali per la vita sulla terra." così ha affermato il professore Leone Spiccia della Monash University. "Sfruttando la capacità di questo -cluster- di manganese di utilizzare l'acqua, l'anidride carbonica e la luce del sole per produrre carboidrati e ossigeno, noi lo abbiamo sfruttato per convertire le molecole di acqua nei 2 elementi che la compongono: ossigeno e idrogeno. Mentre l'uomo è stato già in grado di dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno per anni, noi siamo stati i primi a fare la stessa cosa ma per la prima volta utilizzando solamente la luce del sole."
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I test successivi hanno inoltre rivelato che i catalizzatori utilizzati nel sistema sono stati ancora attivi dopo 3 giorni di uso continuo per trasformare acqua in ossigeno e idrogeno, dimostrando l'alto potenziale di utilizzo dell'invenzione. I ricercatori ammettono che l'efficienza del sistema doveva essere necessariamente ancora migliorata. "Abbiamo ancora bisogno di imparare dalla natura in modo da poter controllare meglio il processo. L'idrogeno è stato a lungo considerato il combustibile ideale, ricco di energia e libero da carbonio. La produzione di idrogeno utilizzando solo acqua e luce del sole offre la possibilità di arrivare ad una produzione realmente sostenibile, rinnovabile e pulita per il futuro."
Sempre in Spagna è stato sviluppato un super-reticolo di materiale in grado di migliorare la conducibilità ionica a temperatura ambiente per un fattore pari a 100 milioni di volte delle celle a combustibile, "rappresentando un colossale aumento delle proprietà di conduzione nelle celle a combustibile", ha dichiarato Maria Varela dell'ORNL. La ricerca è stata compiuta grazie ad un microscopio molto potente e di ultimissima generazione. "Il nuovo strato di materiale risolve un maggiore efficienza combinando 2 materiali molto diversi in strutture cristalline. Lo squilibrio innesca così una distorsione atomica che crea una disposizione nuova di questo retino e creando un percorso attraverso il quale gli ioni possono facilmente spostarvisi.
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Gli altri materiali convenzionali utilizzati nelle celle a combustibile creano un reticolo dove vi possono scorrere pochi ioni attraverso gli spazi, rallentando conseguentemente i progressi di questa tecnologia. Inoltre a differenza delle precedenti celle a combustibile, questo materiale non necessita il raggiungimento di alte temperature per una buona conducibilità ionica. Le alte temperature infatti risultavano un altro ostacolo per i ricercatori e lo sviluppo delle celle a combustibile.
