Efficiente illuminazione a stato solido
L’illuminazione rappresenta più del 20 % del consumo di elettricità, sebbene le attuali tecnologie siano inefficienti, rappresentando quindi uno spreco. Al contrario, l’illuminazione SSL, ottenuta mediante nanocristalli colloidali, è efficiente al 100 %, ma lo sviluppo di tale tecnologia deve affrontare diverse problematiche. Il progetto EDONHIST (‘Electronic’ doped colloidal nanocrystal heterostructures with designed interfacial composition: Towards the development of new nano-device concepts for lighting and energy technologies), finanziato dall’UE, ha affrontato alcune di queste problematiche. Il team di ricerca ha lavorato sul potenziale di confinamento delle eterostrutture NC e sul drogaggio elettronico. I ricercatori hanno studiato le proprietà strutturali e ottiche degli NC per sviluppare un dispositivo SSL efficiente, economico e pratico. I membri del team hanno sviluppato nuove procedure per la sintesi di punti quantici ingegnerizzati con funzione d’onda, i quali vantano una composizione di interfaccia controllata. L’approccio riduce il tempo di crescita senza influire sulle proprietà ottiche. I ricercatori hanno inoltre studiato la fotofisica dei nuovi materiali. La fase ha dimostrato un nuovo meccanismo antibunching e ha chiarito l’impatto delle superfici e delle interfacce sulle proprietà ottiche. I punti quantici sono stati sfruttati per un totale di quattro applicazioni pratiche. Una di queste si può definire il risultato principale del progetto e riguarda dei concentratori solari luminescenti (LSC) trasparenti e caratterizzati da un’ampia area. Gli LSC si basano su punti quantici colloidali privi di metalli pesanti e su nanoparticelle di silicio con banda indiretta. La generazione finale di LSC è rimasta inalterata da perdite ottiche dovute al riassorbimento della luminescenza guidata. I dispositivi risultanti hanno dimostrato efficienze di conversione record superiori al 3 %, nonostante l’area ampia e l’elevata trasparenza (70 %). Tali dispositivi sono dunque dei buoni candidati per elementi fotovoltaici integrati come per esempio finestre. Le simulazioni hanno predetto le prestazioni ottiche degli LSC, dato lo spessore e la larghezza superiori. I risultati hanno indicato un picco di uscita di potenza ottica di 70 W. Tale potenza sarebbe raggiungibile utilizzando lastre multiple con area di un metro quadrato, nelle quali verrebbero incorporati punti quantici ottimizzati. Il lavoro ha prodotto 22 articoli specializzati e tre domande di brevetto. Grazie a tali domande di brevetto, il progetto ha fondato una società di spin-off destinata a industrializzare e commercializzare le finestre fotovoltaiche sviluppate. Il risultato sarà una nuova illuminotecnica altamente efficiente. Il prodotto consta essenzialmente di pannelli di vetro piatti che emettono luce.
Parole chiave
Illuminazione a stato solido, nanocristallo, EDONHIST, nanocristallo colloidale, eterostrutture nanocristalline
