ITMI20122250A1 - "concentratore solare luminescente" - Google Patents
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Description
CONCENTRATORE SOLARE LUMINESCENTE
*** *** ***
La presente invenzione riguarda un concentratore solare luminescente. Più in particolare, la presente invenzione riguarda un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) comprendente una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente.
Detto concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) può essere vantaggiosamente utilizzato in dispositivi solari (i.e. dispositivi per lo sfruttamento dell’energia solare) quali, ad esempio, celle fotovoltaiche (o celle solari), celle fotoelettrolitiche. Inoltre, detto concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) può essere vantaggiosamente utilizzato in finestre fotovoltaiche.
Allo stato della tecnica, uno dei principali limiti allo sfruttamento dell’energia delle radiazioni solari à ̈ rappresentato dalla capacità dei dispositivi solari di assorbire in modo ottimale esclusivamente le radiazioni aventi lunghezze d’onda che ricadono in un ristretto intervallo spettrale.
Ad esempio, a fronte di un intervallo spettrale della radiazione solare che si estende da lunghezze d’onda di circa 300 nm a lunghezze d’onda di circa 2500 nm, le celle fotovoltaiche (o celle solari) a base di silicio cristallino, ad esempio, presentano una zona ottimale di assorbimento (spettro efficace) nell’intervallo 900 nm - 1100 nm, mentre le celle fotovoltaiche (o celle solari) polimeriche sono passibili di danneggiamenti se esposte a radiazioni di lunghezza d’onda inferiori a circa 500 nm, a causa di fenomeni di fotodegradazione indotta che divengono significativi al di sotto di tale limite. Tipicamente, l’efficienza dei dispositivi solari dello stato della tecnica à ̈ massima nella regione dello spettro tra 570 nm e 680 nm (giallo-arancio).
Gli inconvenienti precedentemente indicati comportano una limitata efficienza quantica esterna (EQE) del dispositivo solare, definita come il rapporto tra il numero di coppie elettrone-buca generate nel materiale semiconduttore del dispositivo solare ed il numero di fotoni incidenti sul dispositivo solare.
Per migliorare l’efficienza quantica esterna (EQE) dei dispositivi solari sono stati sviluppati dispositivi, i.e. concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) che, interposti tra la sorgente della radiazione luminosa (il sole) ed il dispositivo solare, assorbono selettivamente le radiazioni incidenti aventi lunghezze d’onda fuori dallo spettro efficace del dispositivo solare, ri-emettendo l’energia assorbita sotto forma di fotoni di lunghezza d’onda compresa nello spettro efficace. Quando l’energia dei fotoni riemessi da un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) à ̈ superiore a quella dei fotoni incidenti, il processo di fotoluminescenza, comprendente l’assorbimento della radiazione solare e la successiva ri-emissione di fotoni a minore lunghezza d’onda, à ̈ anche chiamato processo di “up-conversion†. Al contrario, quando l’energia dei fotoni emessi da un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) à ̈ inferiore a quella dei fotoni incidenti, il processo di fotoluminescenza à ̈ definito processo di “down-shifting†.
Tipicamente, i concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) noti dallo stato della tecnica sono allo stato solido e comprendono un supporto in un materiale trasparente, come tale, alle radiazioni di interesse (ad esempio, vetri trasparenti o materiali trasparenti polimerici), comprendente composti fotoluminescenti costituiti da composti organici o complessi metallici. In particolare, il supporto à ̈ trasparente alle radiazioni aventi frequenza compresa nello spettro efficace del dispositivo solare.
Detti composti fotoluminescenti possono essere depositati sul supporto in vetro in forma di film sottile oppure, come avviene nel caso dei materiali polimerici, possono essere dispersi all’interno della matrice polimerica. Alternativamente, la matrice polimerica può essere direttamente funzionalizzata con gruppi cromofori fotoluminescenti.
Idealmente, per essere utilizzati nei concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs), i composti fotoluminescenti devono presentare le seguenti caratteristiche:
- efficienza quantica di luminescenza (Φ) elevata [(Φ) à ̈ definita secondo la sotto riportata equazione (1) come il rapporto tra il numero di fotoni emessi ed il numero di fotoni assorbiti da una molecola luminescente per unità di tempo ed ha un valore massimo pari ad 1:
(Φ) = numero di fotoni emessi / numero di fotoni assorbiti (1)];
- ampia banda di assorbimento;
- elevato coefficiente di estinzione molare (ε);
- banda di emissione nella regione spettrale in cui il dispositivo solare à ̈ maggiormente efficiente;
- bande di assorbimento ed emissione ben separate ottenibili, ad esempio, grazie ad un elevato “shift†di Stokes definito come la differenza, normalmente misurata in unità di frequenza (cm<-1>), tra le posizioni spettrali dei massimi della banda di assorbimento e della banda di emissione, per evitare o minimizzare fenomeni di autoassorbimento.
Sono altresi noti concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido. Tipicamente, detti concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido sono costituiti da un contenitore con pareti trasparenti, come tali, alle radiazioni di interesse (ad esempio, vetri trasparenti o materiali trasparenti polimerici), che viene riempito con una soluzione, generalmente una soluzione in un solvente organico quale, ad esempio, toluene, metanolo, etanolo, cloroformio, diclorobenzene, comprendente composti fotoluminescenti costituiti da composti organici o complessi metallici. In particolare, dette pareti sono trasparenti alle radiazioni aventi frequenza compresa nello spettro efficace del dispositivo solare.
Concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†-LSCs) allo stato liquido sono stati descritti, ad esempio, nell’articolo di Sholin Y. e altri, pubblicato in “Journal of Applied Physics†(2007), Vol. 101, pg.
123114-1-123114-9. In detto articolo, in particolare, vengono confrontate le prestazioni dei concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) comprendenti polimeri semiconduttori (e.g., MDMO-PPV, MEH-DOOPPV, polifluorene rosso), oppure “quantum dot†(e.g., CdSe/ZnS, CdHgTe), con quelle dei concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) comprendenti un colorante fotoluminescente, i.e. Rhodamine B, scelto come riferimento. A tale scopo, i suddetti polimeri semiconduttori vengono sciolti in clorobenzene, i suddetti “quantum dots†vengono dispersi in toluene, mentre detta Rhodamine B viene sciolta in una miscela costituita da propilen carbonato e glicole etilenico. L’efficienza ottica di dette soluzioni viene misurata utilizzando “dispositivi a liquido†costruiti “piegando†una bacchetta di vetro a formare una cornice rettangolare e incollandola tra due vetrini da microscopio ottenendo una “scatola di vetro†di dimensioni 2,5 cm x 7,5 cm x 0,5 cm ed introducendo la soluzione del composto da analizzare in detta “scatola di vetro†attraverso una piccola apertura che viene poi sigillata. I dati ottenuti mostrano che i polimeri semiconduttori (e.g., MDMO-PPV, MEH-DOOPPV, polifluorene rosso) presentano sovrapposizioni ridotte tra bande di emissione e di assorbimento e, di conseguenza, un ridotto autoassorbimento; inoltre il loro assorbimento può essere controllato e i loro tempi di vita negli stati eccitati sono più lunghi. Invece, per quanto riguarda i “quantum dot†, si sostiene che quelli disponibili commercialmente non possono essere utilmente impiegati come composti fotoluminescenti per concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) in quanto presentano un elevato autoassorbimento e la loro resa quantica à ̈ bassa. In detto articolo si sostiene, quindi, che i suddetti polimeri semiconduttori possono essere vantaggiosamente utilizzati nei concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs).
Concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†-LSCs) allo stato liquido sono descritti anche nell’articolo di Kennedy M. e altri, pubblicato in “Proceedings of the 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition†, pg. 390-393, 1-5 September 2008, Valencia, Spagna. In detto articolo, vengono studiati concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) comprendenti più coloranti a concentrazioni opportune in modo da aumentare l’assorbimento dello spettro solare rispetto ai concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) comprendenti un singolo colorante. Tuttavia, l’utilizzo di più coloranti, comporta degli svantaggi come, ad esempio, la perdita di efficienza dovuta a effetti di auto-assorbimento. Di conseguenza, allo scopo di ottimizzare il tipo e la quantità di coloranti da utilizzare nella costruzione di concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) comprendenti più coloranti à ̈ stato utilizzato un modello Montecarlo modificato opportunamente. Le predizioni di questo modello sono poi state verificate sperimentalmente utilizzando concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido in quanto questi, a differenza di quelli allo stato solido, costituiti generalmente da un polimero trasparente “drogato†con coloranti fotoluminescenti, permettono di fare misure in modo più semplice ed accurato. A detto scopo, sono state prese in esame soluzioni in cloroformio di coloranti a base di perilene e di coloranti della Basf (e.g., Lumogen<®>Yellow 170, Orange 240, Red 305), a diverse concentrazioni. Le soluzioni così preparate sono state introdotte in un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) costituito da una cuvetta in quarzo di dimensioni 10 cm x 4 cm x 0,5 cm e da una cella fotovoltaica di silicio di dimensioni 2 cm x 0,3 cm disposta su un lato della cuvetta.
Da quanto sopra riportato, si evince che i concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido noti dalla letteratura, sono di piccole dimensioni con un volume di solvente utilizzato relativamente ridotto, adatti per misure di laboratorio. La preparazione di concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido su larga scala adatti, ad esempio, per dispositivi solari o per finestre fotovoltaiche, comporterebbe, quindi, l’utilizzo sia di grandi volumi di solventi tossici e/o infiammabili quali, ad esempio, toluene, diclorobenzene, cloroformio, metanolo, sia di elevate quantità di composti fotoluminescenti, allo scopo di ottenere elevate concentrazioni degli stessi, così da migliorare le prestazioni dei dispositivi solari o delle finestre fotovoltaiche comprendenti detti concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs).
La Richiedente si à ̈ quindi posta il problema di trovare concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido, in grado di superare i suddetti inconvenienti.
La Richiedente ha ora trovato che à ̈ possibile ottenere concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) allo stato liquido, utilizzando microemulsioni acquose includenti almeno un composto fotoluminescente. L’utilizzo di dette microemulsioni acquose consente di limitare l’utilizzo di solventi tossici e/o infiammabili. Inoltre, l’utilizzo di dette microemulsioni acquose consente di raggiungere elevate concentrazioni di composti fotoluminescenti locali (i.e. elevate concentrazioni di composti fotoluminescenti all’interno delle micelle delle microemulsioni) senza dover utilizzare elevate quantità di composti fotoluminescenti. Inoltre, dette microemulsioni acquose possono essere facilmente sostituite a fine vita senza dover sostituire l’intero dispositivo solare o la finestra fotovoltaica con conseguenti minori costi di mantenimento. I concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) così ottenuti sono in grado di migliorare le prestazioni di dispositivi solari quali, ad esempio, celle fotovoltaiche (o celle solari) e celle fotoelettrolitiche. Inoltre, detti concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) possono essere vantaggiosamente utilizzati in finestre fotovoltaiche.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) comprendente una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, le definizioni degli intervalli numerici comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, il termine “comprendente†include anche i termini “che consiste essenzialmente di†o “che consiste di†.
Allo scopo della presente invenzione e delle rivendicazioni che seguono, con il termine “microemulsione†si intende una emulsione in cui la fase dispersa à ̈ distribuita nella fase disperdente in forma di micelle aventi un diametro compreso tra 1 nm e 100 nm, preferibilmente compreso tra 2 nm e 10 nm.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detta microemulsione acquosa può comprendere:
- dal 20% in peso al 90% in peso, preferibilmente dal 50% in peso al 70% in peso, di acqua, rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua;
- dal 3% in peso al 25% in peso, preferibilmente dal 10% in peso al 15% in peso, di almeno un tensioattivo, rispetto al peso totale di tensioattivo cotensioattivo acqua;
- dal 6% in peso al 50% in peso, preferibilmente dal 20% in peso al 30% in peso, di almeno un co-tensioattivo, rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua;
- dall’1% in peso al 90% in peso, preferibilmente dal 5% in peso al 20% in peso, di almeno un solvente organico immiscibile con acqua, rispetto al peso totale di solvente organico immiscibile con acqua acqua;
- dallo 0,02% in peso al 2% in peso, preferibilmente dallo 0,1% in peso allo 0,5% in peso, di almeno un composto fotoluminescente, rispetto al peso totale di composto fotoluminescente solvente organico immiscibile con acqua.
I composti fotoluminescenti utili allo scopo della presente invenzione possono essere scelti tra i composti fotoluminescenti che assorbono nell’infrarosso e che sono solubili e stabili nei solventi organici immiscibili con acqua sotto riportati. Composti fotoluminescenti che possono essere vantaggiosamente utilizzati allo scopo della presente invenzione sono, ad esempio, i composti noti con il nome commerciale di Lumogen<®>della Basf, i composti acenici descritti nella domanda di brevetto internazionale WO 2011/048458 a nome della Richiedente, composti benzotiadiazolici.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto composto fotoluminescente può essere scelto, ad esempio, tra composti benzotiadiazolici, composti acenici, o loro miscele. Preferibilmente, detto composto fotoluminescente può essere scelto tra 4,7-di-2-tienil-2,1,3benzotiadiazolo (DTB), 9,10-difenilantracene (DPA), o loro miscele.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto tensioattivo può essere scelto tra tensioattivi anionici quali, ad esempio, sodio dodecil solfato (SDS), sodio octadecil solfato, nonilfenolo eterosolfato, o loro miscele. Sodio dodecil solfato (SDS) à ̈ preferito.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto co-tensioattivo può essere scelto, ad esempio, tra alcooli quali, ad esempio, 1-butanolo, 1-pentanolo, 1-esanolo, 1-ottanolo, o loro miscele. 1-Butanolo à ̈ preferito.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto solvente organico immiscibile con acqua può essere scelto tra solventi organici immiscibili con acqua quali, ad esempio, toluene, cicloesano, eptano, o loro miscele. Toluene à ̈ preferito.
Le suddette microemulsioni possono essere preparate secondo metodi noti nell’arte come descritto, ad esempio, da: Lang J. e altri, in “Journal of Physical Chemistry†(1980), Vol. 84 (12), pg. 1541-1547; Ramos G. R. e altri, in “Analytica Chimica Acta†(1988), Vol. 208, pg. 1-19; Shao G. Q. e altri, in “Chinese Chemical Letters†(2001), Vol 12 (12), pg. 1109-112; Oliveira M. E. C. D. R. e altri, in “Journal of Molecular Structure†(2001), Vol. 563-564, pg.
443-447.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) comprende:
- una cella per liquidi in materiale trasparente, detta cella avente quattro lati ed essendo fornita di almeno un foro, preferibilmente due fori, su almeno uno dei quattro lati, preferibilmente sullo stesso lato;
- almeno una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente contenuta all’interno di detta cella per liquidi.
Il materiale trasparente utile allo scopo della presente invenzione deve essere scelto tra materiali trasparenti che non devono essere solubili nella microemulsione acquosa contenuta in detta cella per liquidi, che non devono interagire con detta microemulsione acquosa, e che devono essere stabili alla temperatura di utilizzo del concentratore solare luminescente e, più in generale, alle condizioni ambientali in cui lo stesso viene utilizzato.
In accordo con una forma di attuazione preferita della presente invenzione, detto materiale trasparente può essere scelto, ad esempio, tra: vetri trasparenti quali, ad esempio, silice, quarzo, allumina, titania, o loro miscele. Silice, quarzo sono preferiti.
Detta microemulsione acquosa à ̈ sopra definita.
Detti concentratori solari luminescenti (“Luminescent Solar Concentrators†- LSCs) possono essere preparati, mediante procedimenti noti nell’arte come descritto, ad esempio, nell’articolo di Kennedy M. e altri sopra riportato, pubblicato in “Proceedings of the 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition†, pg. 390-393, 1-5 September 2008, Valencia.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ un dispositivo solare comprendente un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) comprendente una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente.
In accordo con un ulteriore aspetto, la presente invenzione, riguarda un dispositivo solare comprendente almeno una cella fotovoltaica (o cella solare) o almeno una cella fotoelettrolitica disposta sui bordi di un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) comprendente:
- una cella per liquidi in materiale trasparente, detta cella avente quattro lati ed essendo fornita di almeno un foro, preferibilmente due fori, su almeno uno dei quattro lati, preferibilmente sullo stesso lato;
- almeno una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente contenuta all’interno di detta cella per liquidi.
Detto materiale trasparente e detta microemulsione acquosa sono sopra definite.
La presente invenzione sarà ora illustrata in maggior dettaglio attraverso una forma realizzativa con riferimento alla Figura 1 sotto riportata.
La Figura 1 rappresenta una vista di fronte (1a) di un concentratore solare (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) (1) oggetto della presente invenzione ed una vista di lato (1b) di un dispositivo solare (2) oggetto della presente invenzione.
Con riferimento alla vista di fronte (1a) rappresentata nella Figura 1, il concentratore solare (“Luminescent Solar Concentrator†- LSC) (1) comprende una cella per liquidi (2) in materiale trasparente (e.g., quarzo), due fori sul lato superiore (non rappresentati in Figura 1) chiusi con due tappini (3), una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente [e.g., 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), o una miscela di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) e 9,10-difenilantracene (DPA)] (4), contenuta all’interno di detta cella per liquidi (2).
Con riferimento alla vista di lato (1b) rappresentata nella Figura 1, il dispositivo solare (5) comprende un concentratore solare comprendente una cella per liquidi (2) in materiale trasparente (e.g., quarzo), due fori sul lato superiore (non rappresentati in Figura 1) chiusi con due tappini (3) [un solo tappino à ̈ visibile nella vista di lato (1b)], una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente [e.g., 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), o una miscela di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) e 9,10-difenilantracene (DPA)] (4), contenuta all’interno di detta cella per liquidi, una cella fotovoltaica (o cella solare) (6) [e.g., una cella fotovoltaica (o cella solare) al silicio] posizionata su uno dei lati di detta cella per liquidi (2), un amperometro (7) collegato a detta cella fotovoltaica (o cella solare) (6).
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa, di seguito si riportano alcuni esempi illustrativi e non limitativi della stessa.
Negli esempi che seguono sono state utilizzate le tecniche analitiche e le metodologie di caratterizzazione sotto elencate.
Indice di rifrazione (nD)
L’indice di rifrazione delle microemulsioni acquose includenti almeno un composto fotoluminescente ottenute, à ̈ stato misurato utilizzando un rifrattometro ATAGO RX7000CX, operando a 20°C e a lunghezza d’onda (λ) pari a 589,3 nm [lunghezza d’onda (λ) della luce incidente di una lampada al sodio (Na)].
Raggio micellare (rm)
Il raggio micellare delle micelle delle microemulsioni acquose includenti almeno un composto fotoluminescente ottenute, Ã ̈ stato misurato utilizzando un granulometro Zeta sizer (PCS - Angolo di misura 173°) su microemulsioni filtrate su un filtro avente un diametro pari a 0,22 µm.
Negli esempi che seguono:
- il 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) à ̈ stato sintetizzato come descritto nell’Esempio 1 della domanda di brevetto internazionale WO 2012/007834 a nome della Richiedente;
- il 9,10-difenilantracene (DPA) Ã ̈ della Sigma - Aldrich.
ESEMPIO 1
Preparazione di microemulsioni includenti 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB)
Microemulsioni EM2- EM3 -EM4- EM5 -EM6 - EM9 -EM12 - EM15
In una beuta da 100 ml sono stati versati 13 ml di una soluzione 0,6 M di sodio dodecil solfato (SDS) (Acros Organics 98%) in acqua pura MilliQ (MQ -Millipore). Successivamente, sono stati aggiunti, in successione, 5,7 ml di 1-butanolo (Acros Organics 99%) e un opportuno volume (Vol.sol.) di una soluzione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) in toluene (Carlo Erba) a una opportuna concentrazione in modo da ottenere una concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo nella microemulsione ([DTB]microemuls.) pari a 2 x 10<-3>M (EM2, EM3, EM4, EM5, EM6, EM12 e EM15), oppure pari a 3,3 x 10<-4>M (EM9): le quantità di soluzione (Vol.sol.), la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTBconc.) e la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo nella microemulsione ([DTB]microemuls.), sono riportate in Tabella 1.
Le microemulsioni ottenute sono state sottoposte alle misure dell’indice di rifrazione (nD) e del raggio micellare (rm) [il raggio micellare (rm) non à ̈ stato misurato nel caso delle microemulsioni EM2, EM3 e EM4] operando come sopra descritto: i dati ottenuti sono riportati in Tabella 1.
Microemulsioni EM7 - EM8
In una beuta da 100 ml sono stati versati 10 ml di una soluzione 0,95 M di sodio dodecil solfato (SDS) (Acros Organics 98%) in acqua pura MilliQ (MQ -Milipore). Successivamente, sono stati aggiunti, in successione, 6,7 ml di 1-butanolo (Acros Organics 99%) e un opportuno volume (Vol.sol.) di una soluzione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo in toluene (Carlo Erba) a una opportuna concentrazione in modo da ottenere una concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo nella microemulsione ([DTB]microemuls.) pari a 2 x 10<-3>M: le quantità di soluzione (Vol.sol.), la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTBconc.), e la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo nella microemulsione ([DTB]microemuls.), sono riportate in Tabella 1.
Le microemulsioni ottenute sono state sottoposte alle misure dell’indice di rifrazione (nD) e del raggio micellare (rm) operando come sopra descritto: i dati ottenuti sono riportati in Tabella 1.
ESEMPIO 2
Preparazione di microemulsioni includenti 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) e 9,10-difenilantracene (DPA)
Microemulsioni EM10 - EM14
In una beuta da 100 ml sono stati versati 13 ml di una soluzione 0,6 M di sodio-dodecil-solfato (SDS) (Acros Organics 98%) in acqua pura MilliQ (MQ -Milipore). Successivamente, sono stati aggiunti, in successione, 5,7 ml di 1-butanolo (Acros Organics 99%) e un opportuno volume (Vol.sol.) di una soluzione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo e 9,10-difenilantracene (DPA) in toluene (Carlo Erba) a una opportuna concentrazione (DTBconc.e DPAconc.) in modo da ottenere una concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) nella microemulsione ([DTB]microemuls.) pari a 1,8 x 10<-3>M e una concentrazione di 9,10-difenilantracene (DPA) nella microemulsione ([DPA]microemuls.) pari a 1,8 x 10<-3>M: le quantità di soluzione (Vol.sol.), la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo (DTBconc.) e di 9,10difenilantracene (DPAconc.), e la concentrazione di 4,7-di-2-tienil-2,1,3-benzotiadiazolo ([DTB]microemuls.) e di 9,10-difenilantracene ([DPA]microemuls.) nella microemulsione, sono riportate in Tabella 2.
Le microemulsioni ottenute sono state sottoposte alle misure dell’indice di rifrazione (nD) e del raggio micellare (rm) operando come sopra descritto: i dati ottenuti sono riportati in Tabella 2.
ESEMPIO 3
Misure di potenza (Pmax)
Le misure di potenza delle microemulsioni ottenute come sopra descritto nell’Esempio 1 e nell’Esempio 2, sono state effettuate utilizzando una cuvetta in quarzo Hellma di dimensioni 10 cm x 10 cm x 0,6 cm (cammino ottico: 1 mm) riempita con 8,1 ml della micremulsione da analizzare. Su un bordo della cuvetta à ̈ stata applicata una cella fotovoltaica IXYS-XOD17 avente una superficie di 1,2 cm<2>collegata ad un amperometro.
La superficie della cuvetta à ̈ stata quindi illuminata, con una sorgente luminosa utilizzando un simulatore solare ABET mod. SUN 2000 dotato di una lampada allo Xenon da 550 Watt OF di potenza pari a 1 sole (1000 W/m<2>), per 10 secondi. E’ stata fatta una prima misura illuminando l’intera cuvetta (10 cm x 10 cm) ed à ̈ stata misurata la potenza elettrica generata per effetto dell’illuminazione.
Successivamente, sono state realizzate misure di potenza coprendo con un rivestimento opaco (maschera) superfici ad area variabile della cuvetta, a distanza crescente dal bordo su cui era fissata la cella fotovoltaica (totale 11 misure). Queste misure, in condizioni di schermatura variabile, permettono di quantificare il contributo di eventuali effetti di guida d’onda, di bordo o di diffusione multipla dovuti al supporto e quindi di sottrarlo.
Per ogni porzione di cuvetta illuminata à ̈ stata registrata la curva intensità luce (misurata in ampere) - corrente prodotta (misurata in volt) (curve I/V riportate in Figura 2) e da questa à ̈ stata calcolata la potenza effettiva della cella fotovoltaica (curve riportate in Figura 3): la potenza effettiva (Pmax) à ̈ stata successivamente normalizzata per cm<2>di superficie illuminata e i valori ottenuti sono riportati in Tabella 1 e in Tabella 2.
Tabella 1
Microemulsione (Voi.SOL) (DTBconc.) (DTBmjcrocmuis) nD
(mi) (M) (M) (m EM2 3,7 0,010 2xl0<-3>1,385
EM3 1,0 0,040 2xl0<-3>1,374
EM4 3,7 0,010 2xl0<"3>1,388
l,386<(a)>
EM5 3,7 0,010 2xl0<"3>1,388
l,3865<(b)>
EM6 1,0 0,040 2xl0<"3>1,374
EM7 1,3 0,028 2xl0<"3>1,386
EM8 7,7 0,0063 2xl0<"3>1,414
EM9 3,7 0,002 3,3x1ο<-4>1,3875
EM12 1,9 0,02 2xl0<-3>1,378
EM15 4,2 0,01 2xl0<-3>1,390
<(a)>: indice di rifrazione (nD) misurato dopo 5 mesi;
<(b)>: indice di rifrazione (nD) misurato dopo 2 mesi.
Tabella 2
Microemulsione (Voi.sol.) (DTBconc.) (DTBmjcrocmuis) (DPAconc.) (DP Amicroemuls.)
(mi) (M) (M) (M) (M) M10 4,2 0,010 l,8xl0<~3>0,010 l,8xl0<'3>M14 4,2 0,010 l,8xl0<~3>0,010 l,8xl0<~3>
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) comprendente una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente.
- 2. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo la rivendicazione 1, in cui detta microemulsione acquosa comprende: - dal 20% in peso al 90% in peso di acqua rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua; - dal 3% in peso al 25% in peso di almeno un tensioattivo rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua; - dal 6% in peso al 50% in peso di almeno un co-tensioattivo rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua; - dall’1% in peso al 90% in peso di almeno un solvente organico immiscibile con acqua rispetto al peso totale di solvente organico immiscibile con acqua acqua; - dallo 0,02% in peso al 2% in peso di almeno un composto fotoluminescente rispetto al peso totale di composto fotoluminescente solvente organico immiscibile con acqua.
- 3. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo la rivendicazione 2, in cui detta microemulsione acquosa comprende dal 50% in peso al 70% in peso di acqua rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua.
- 4. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detta microemulsione acquosa comprende dal 10% in peso al 15% in peso di almeno un tensioattivo rispetto al peso totale di tensioattivo co-tensioattivo acqua.
- 5. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui detta microemulsione acquosa comprende dal 20% in peso al 30% in peso di almeno un co-tensioattivo rispetto al peso totale di tensioattivo cotensioattivo acqua.
- 6. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui detta microemulsione acquosa comprende dal 5% in peso al 20% in peso di almeno un solvente organico immiscibile con acqua rispetto al peso totale di solvente organico immiscibile con acqua acqua.
- 7. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui detta microemulsione acquosa comprende dallo 0,1% in peso allo 0,5% in peso di almeno un composto fotoluminescente rispetto al peso totale di composto fotoluminescente solvente organico immiscibile con acqua.
- 8. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto composto fotoluminescente à ̈ scelto tra composti benzotiadiazolici, composti acenici, o loro miscele.
- 9. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 8, in cui detto tensioattivo à ̈ scelto tra tensioattivi anionici quali sodio dodecil solfato (SDS), sodio octadecil solfato, nonilfenolo eterosolfato, o loro miscele.
- 10. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 9, in cui detto cotensioattivo à ̈ scelto tra alcooli quali 1-butanolo, 1-pentanolo, 1-esanolo, 1-ottanolo, o loro miscele.
- 11. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 10, in cui detto solvente organico immiscibile con acqua à ̈ scelto tra solventi organici immiscibili con acqua quali toluene, cicloesano, eptano, o loro miscele.
- 12. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) comprendente: - una cella per liquidi in materiale trasparente, detta cella avente quattro lati ed essendo fornita di almeno un foro, preferibilmente due fori, su almeno uno dei quattro lati, preferibilmente sullo stesso lato; - almeno una microemulsione acquosa includente almeno un composto fotoluminescente contenuta all’interno di detta cella per liquidi, detta emulsione acquosa essendo definita ad una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 11.
- 13. Concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo la rivendicazione 12, in cui detto materiale trasparente à ̈ scelto tra: vetri trasparenti quali silice, quarzo, allumina, titania, o loro miscele.
- 14. Dispositivo solare comprendente almeno una cella fotovoltaica (o cella solare) o almeno una cella fotoelettrolitica disposta sui bordi di un concentratore solare luminescente (“Luminescent Solar Concentrator†-LSC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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