Sostenibilità
Potrebbe l’utilizzo di fluttuazioni quantistiche risultare in pannelli solari più efficienti?
Se gli scienziati sono corretti, il mondo potrebbe essere sulla soglia di una crisi climatica. Con questo essere il caso, qualcosa deve essere fatto il prima possibile per affrontare il problema. Per molti, il frutto a portata di mano per combattere il cambiamento climatico rimane una transizione lontano dalla nostra dipendenza dai combustibili fossili come fonte di energia verso opzioni più sostenibili come idroelettrico, eolico, geotermico e solare. Tuttavia, affinché ciò accada veramente, deve essere fatto uno sforzo concertato per avanzare la tecnologia dietro queste alternative. Fortunatamente, i ricercatori sono già al lavoro, con numerosi studi recenti studi che indicano un futuro luminoso per le celle fotovoltaiche, che rendono possibile la raccolta di energia solare.
Resonatori a cravatta
Uno di questi studi summenzionati ha delineato con successo un futuro in cui, attraverso la dipendenza da fluttuazioni quantistiche, i ‘resonatori a cravatta’ possono potenzialmente auto-costruirsi.
I resonatori a cravatta sono un tipo di struttura destinata a essere utilizzata all’interno di celle fotovoltaiche di prossima generazione, costruite con l’obiettivo di intrappolare la luce all’interno di un vuoto chiuso. Lo scopo di questo è massimizzare il tempo di contatto tra la luce intrappolata e qualsiasi mezzo utilizzato per trasferire/catturare energia. Interessantemente, i resonatori a cravatta sono chiamati così a causa della loro forma che assomiglia a quella di una cravatta.
Di solito, in assenza di perdite, più piccolo è il resonatore, più è efficace nell’intrappolare la luce – portando a una maggiore efficienza e cattura di energia. Purtroppo, abbiamo raggiunto un punto nel tempo in cui le tecniche di produzione tradizionali sono state quasi massimizzate. È qui che entra in gioco lo studio, che ha cercato di sfruttare le fluttuazioni quantistiche che risultano nelle forze fondamentali note come il,
Lo scopo di questo era essenzialmente guidare l’auto-costruzione di un resonatore molto più piccolo di quanto sia attualmente possibile in scala. Il risultato è stato un notevole e significativo progresso nella produzione di dispositivi a semiconduttore, poiché il team è stato in grado di sfruttare le forze di Casimir-Van der Waals per l’auto-assemblaggio deterministico di nanostrutture di silicio sospese e la creazione con successo di un vuoto di resonatore nanoscopico.
In poche parole – piuttosto che cercare di costruire un resonatore a tale scala ridotta, il team ha costruito due metà e ha fatto affidamento sulle fluttuazioni quantistiche per ‘fondere’ insieme quando posizionati in prossimità estremamente vicina l’uno all’altro. Il documento indica che “Al contrario, la tecnologia dei semiconduttori planari ha avuto un enorme impatto tecnologico, grazie alla sua intrinseca scalabilità, ma sembra incapace di raggiungere le dimensioni atomiche abilitate dall’auto-assemblaggio.”
Cosa significa?
Le implicazioni di questa tecnologia sono ampie, con potenziali applicazioni in vari campi. Il documento elabora su questo, affermando quanto segue.
“Mentre il nostro lavoro dimostra l’auto-assemblaggio di cavità fotoniche con confinamento da pochi a sub-nanometri, il nostro metodo può essere applicato in un campo di ricerca e tecnologia molto più ampio, ad esempio la sequenziazione dei nanopori a stato solido, elettrodi di tunnel quantistico a nanointerstizio o maschere di ombra di alta qualità per dispositivi elettronici quantistici superconduttori.
In generale, il nostro lavoro apre prospettive per esplorare nuovi regimi di fotonica, elettronica e meccanica a scale atomiche, consentendo al tempo stesso un’integrazione scalabile e auto-allineata con architetture di chip su larga scala.”
La cavità auto-assemblata a guida d’onda è particolarmente interessante per quanto riguarda l’interazione luce-materia migliorata, potenzialmente abilitando il funzionamento di dispositivi a livello di singolo fotone e facilitando nuovi livelli di efficienza non ancora visti nelle celle fotovoltaiche.
Celle fotovoltaiche a contatto posteriore
Nota che questo non è l’unico potenziale progresso rivoluzionario nelle scorse settimane riguardo alle celle fotovoltaiche. I ricercatori dell’Università di Ottawa (U of O) hanno prodotto con successo le prime celle fotovoltaiche micrometriche a contatto posteriore.
Fonte: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386423005325?via%3Dihub#abs0015
