Sistema rivoluzionario di raccolta della luce imita la natura per un'energia solare efficiente

RomeGli scienziati dell'Università Julius-Maximilians di Würzburg hanno sviluppato un innovativo sistema di raccolta della luce. Questo sistema, altamente efficiente, è capace di catturare la luce da tutto lo spettro visibile, similmente a quanto fanno le piante e i batteri.

I limiti dei sistemi tradizionali di raccolta della luce:

• I semiconduttori inorganici come il silicio assorbono la luce in modo inefficace, richiedendo strati di grande spessore.
• I coloranti organici, sebbene più efficienti e adatti per strati sottili, non riescono a coprire un ampio spettro di luce.

Il nuovo sistema di JMU unisce caratteristiche dei semiconduttori inorganici e dei coloranti organici. Ha una struttura a bande simile a quella dei semiconduttori inorganici, permettendogli di assorbire luce su tutto lo spettro visibile. Inoltre, sfrutta l'elevata capacità di assorbimento luminoso dei coloranti organici. Di conseguenza, questo sistema può catturare molta energia luminosa in uno strato sottile.

Caratteristiche principali del nuovo sistema:

• Utilizzo di quattro diversi coloranti merocianine.
• I coloranti sono piegati e sovrapposti strettamente.
• Questa disposizione consente un trasporto energetico ultra-rapido ed efficiente all'interno dell'antenna.

Il prototipo, denominato URPB, prende il nome dalle lunghezze d'onda assorbite dai suoi quattro componenti colorati: ultravioletto (U), rosso (R), viola (P) e blu (B). Questo nuovo design consente al sistema di catturare la luce su un'ampia gamma, superando i limiti dei metodi tradizionali.

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I ricercatori hanno messo alla prova il loro nuovo sistema di raccolta della luce utilizzando un metodo chiamato resa quantica della fluorescenza. Questa tecnica misura quanta energia il sistema emette sotto forma di luce, indicando quanta energia luminosa ha accumulato.

Il nuovo sistema trasforma il 38% della luce che riceve in fluorescenza attraverso un'ampia gamma di colori. Questo è un notevole miglioramento rispetto all'1% - 3% che i singoli coloranti possono raggiungere. Questo risultato dimostra che la disposizione e la combinazione delle molecole di colorante in questo nuovo sistema sono estremamente efficaci nella raccolta della luce.

Il professor Frank Würthner e il suo team dell'Istituto di Chimica Organica/Centro per la Chimica dei Nanosistemi della JMU hanno creato un nuovo sistema di raccolta della luce. Hanno collaborato con il gruppo del professor Tobias Brixner dell'Istituto di Chimica Fisica e Teorica per studiare e testare il sistema.

Il team della JMU ha scoperto una soluzione ai problemi comuni dei sistemi solari attuali. Unendo i migliori elementi dei materiali inorganici e organici, hanno creato un sistema più efficiente. Questo nuovo sistema potrebbe rendere le celle solari più leggere e più efficienti, rivoluzionando così l'uso dell'energia solare.