IT202100020261A1 - Removable film to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems - Google Patents
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Description
Titolo: ?Pellicola rimovibile per ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici esistenti? Title: ?Removable film to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems?
Descrizione Description
Campo della tecnica field of technique
[0001] La presente invenzione si colloca nel campo degli impianti solari fotovoltaici, in particolare, di pellicole per ridare efficienza ai medesimi impianti, apportando cos? una maggiore protezione UV e una maggior numero di fotoni. [0001] The present invention is placed in the field of photovoltaic solar systems, in particular, of films to restore efficiency to the same systems, thus bringing? higher UV protection and higher number of photons.
[0002] La presente invenzione riguarda ulteriormente i metodi per ottenere la suddetta pellicola. Stato dell?arte [0002] The present invention further relates to the methods for obtaining the aforementioned film. State of art
[0003] Negli ultimi anni, l?elevata presenza e utilizzo di impianti solari fotovoltaici, con conseguente loro usura, ha determinato uno sviluppo crescente della ricerca di sistemi e materiali atti a migliorare e ripristinare gli impianti esistenti, evitandone la loro sostituzione. [0003] In recent years, the high presence and use of photovoltaic solar systems, with their consequent wear, has led to a growing development of research into systems and materials suitable for improving and restoring existing systems, avoiding their replacement.
[0004] Con il degrado nel tempo dell?impianto, alcune parti possono manifestare malfunzionamenti e una produzione di energia meno performante: di conseguenza l?utilizzatore inizia ad avere un minor risparmio in bolletta con conseguente impatto negativo sulla sostenibilit?. Per questo motivo spesso si valutano interventi di ottimizzazione e ammodernamento e degli impianti fotovoltaici, per ridare l?efficienza. [0004] As the system deteriorates over time, some parts may malfunction and produce less efficient energy: as a result, the user begins to have lower savings on bills with a consequent negative impact on sustainability. For this reason, optimization and modernization interventions of photovoltaic systems are often evaluated, to restore efficiency.
[0005] Quando l'impianto fotovoltaico inizia a manifestare una riduzione costante e importante di produzione dell'energia, rallentamenti, performance inferiori e un degrado fisico di alcune parti, ? opportuno valutare un intervento che porti un miglioramento e ridia efficienza all?impianto. [0005] When does the photovoltaic system begin to show a constant and significant reduction in energy production, slowdowns, lower performance and physical degradation of some parts? it is appropriate to evaluate an intervention that brings an improvement and restores efficiency to the system.
[0006] La vita media degli impianti fotovoltaici si attesta intorno agli 8-10 anni se si prende come riferimento i soli impianti installati durante gli anni del boom energetico (2009-2011). Detta soglia si alza, se si prende in considerazione gli impianti di recente installazione e dotati di una tecnologia pi? moderna che hanno una vita media di 25 anni, ma agenti atmosferici, rotture impreviste o materiali di scarsa qualit?, possono ridurne la vita. Un intervento tempestivo pu? favorire la continuit? di produzione dell'energia. [0006] The average life of photovoltaic systems is around 8-10 years if we take as a reference only the systems installed during the years of the energy boom (2009-2011). This threshold rises if we take into consideration recently installed systems equipped with more advanced technology. which have an average life of 25 years, but atmospheric agents, unexpected breakages or poor quality materials can reduce their life. A timely intervention can promote continuity of energy production.
[0007] Tra le modalit? di intervento vi sono il ?revamping? e il ?repowering?; il primo ? un procedimento che prevede alcune manovre finalizzate all?ottimizzazione e ammodernamento dell?impianto fotovoltaico che presenta problemi di performance. [0007] Among the modes? of intervention are the ?revamping? and ?repowering?; the first ? a procedure that involves some maneuvers aimed at optimizing and modernizing the photovoltaic system that has performance problems.
[0008] Grazie all?incessante evoluzione delle tecnologie in ambito fotovoltaico, sono state sviluppate nuove modalit? di intervento sugli impianti che garantiscono maggiore precisione ed efficacia anche nel caso di problematiche quali il surriscaldamento delle celle, le perdite di potenza, le rotture dei pannelli, o semplicemente il degrado dei materiali. [0008] Thanks to the constant evolution of technologies in the photovoltaic field, new methods have been developed for of intervention on the systems that guarantee greater precision and effectiveness even in the case of problems such as overheating of the cells, power losses, breakage of the panels, or simply the degradation of the materials.
[0009] In ciascuno dei sopra citati casi l?impianto o le sue componenti potrebbero non rispettare le norme di conformit? dettate dal GSE (Gestore dei Servizi Energetici) e, pertanto, si rende necessario il ?revamping? fotovoltaico. [0009] In each of the above cases, could the system or its components not comply with the standards of conformity? dictated by the GSE (Gestore dei Servizi Energetici) and, therefore, the ?revamping? photovoltaic.
[0010] Intervenire con le manovre di ?revamping?, quindi, comporta la sostituzione, rimozione e nuova installazione di componenti principali quali moduli e inverter che presentano criticit?, o l?intervento di riparazione su una o pi? aree danneggiate. [0010] Intervening with the "revamping" manoeuvres, therefore, involves the replacement, removal and new installation of main components such as modules and inverters that present critical issues, or the repair intervention on one or more damaged areas.
[0011] Oltre alla modalit? sopra descritta, esiste anche un?altra operazione cosiddetta di ?repowering?, che prevede interventi per il potenziamento energetico dell?impianto e modifica delle componenti del sistema, senza agire sull?impianto nella sua interezza , ma solo aggiungendo dei componenti che determinano l?aumento della potenza dell?impianto stesso. [0011] In addition to the mode? described above, there is also another so-called ?repowering? operation, which provides for interventions for the energy boosting of the plant and modification of the system components, without acting on the plant in its entirety, but only by adding the components that determine the? increase in the power of the plant itself.
[0012] Tra le varie tecniche e modalit? conosciute per aumentare la potenza dell?impianto vi sono ad esempio i sistemi di accumulo che rientrano tra le principali componenti di potenziamento di un impianto fotovoltaico. [0012] Among the various techniques and modalities? Known to increase the power of the plant, there are for example the accumulation systems which are among the main components for the enhancement of a photovoltaic system.
[0013] Questa modalit? ha il vantaggio di accumulare energia, ma non prende in considerazione ad esempio l?usura dei pannelli solari fotovoltaici, attraverso i quali le radiazioni solari vengono captate per produrre elettricit?. Nello specifico questo avviene attraverso pi? celle fotovoltaiche collegate tra di loro, costituite da silicio, capaci di convertire i fotoni, attraverso una reazione fisica, in un campo elettrico in corrente continua. [0013] This mode? has the advantage of accumulating energy, but does not take into consideration, for example, the wear of the photovoltaic solar panels, through which solar radiation is captured to produce electricity. Specifically, this occurs through pi? photovoltaic cells connected to each other, made of silicon, capable of converting photons, through a physical reaction, into a direct current electric field.
[0014] A tal fine, ricercare un sistema o materiale atto a migliorare e ripristinare gli impianti esistenti, non solo aumentandone l?efficienza ma anche proteggendo i pannelli solari esistenti, evitandone la loro sostituzione, pu? giocare un ruolo determinante. [0014] To this end, searching for a system or material suitable for improving and restoring existing systems, not only by increasing their efficiency but also by protecting the existing solar panels, avoiding their replacement, can play a decisive role.
Sommario dell?invenzione Summary of the invention
[0015] Il problema indirizzato dalla presente invenzione ? quindi quello riuscire a dare efficienza ad impianti fotovoltaici esistenti, evitandone la sostituzione. [0015] The problem addressed by the present invention? therefore that of being able to give efficiency to existing photovoltaic systems, avoiding their replacement.
[0016] Pertanto la presente invenzione risolve il suddetto problema mediante la pellicola rimovibile e relativo procedimento di preparazione, nonch? dall?uso e dagli oggetti che la vedono impiegata, come delineato nelle annesse rivendicazioni, le cui definizioni sono parte integrante della presente descrizione, consentendo pertanto di disporre di una pellicola rimovibile che offre protezione UV ai pannelli e fotoni aggiuntivi al semiconduttore di silicio sottostante. [0016] Therefore the present invention solves the aforementioned problem by means of the removable film and relative preparation process, as well as from the use and objects in which it is used, as outlined in the annexed claims, the definitions of which are an integral part of the present description, thus allowing to have a removable film which offers UV protection to the panels and additional photons to the underlying silicon semiconductor.
[0017] Inoltre, come addizionale vantaggio, la soluzione proposta comporta un aumento dell?efficienza dell?impianto solare fotovoltaico e quindi un maggior ut ilizzo delle energie rinnovabili, come l?energia solare. [0017] Furthermore, as an additional advantage, the proposed solution involves an increase in the efficiency of the photovoltaic solar system and therefore a greater use of renewable energies, such as solar energy.
[0018] Ulteriori caratteristiche e vantaggi della pellicola rimovibile dell?invenzione e dei metodi di impiego risulteranno dalla descrizione degli esempi di realizzazione dell?invenzione, forniti come una indicazione dell?invenzione. [0018] Further features and advantages of the removable film of the invention and methods of use will become clear from the description of embodiments of the invention, given as an indication of the invention.
[0019] L?oggetto specifico ? una pellicola rimovibile e relativo procedimento di preparazione, che in termini assoluti pu? rappresentare un materiale strategico per ridare efficienza agli impianti solari fotovoltaici. [0019] The specific object ? a removable film and its preparation process, which in absolute terms pu? represent a strategic material to restore efficiency to photovoltaic solar systems.
Descrizione dettagliata dell?invenzione Detailed description of the invention
[0020] Ai fini della descrizione del presente documento, il termine "e / o", se utilizzato in un elenco di due o pi? articoli, significa che uno qualsiasi degli articoli elencati pu? essere impiegato da solo, o in qualsiasi combinazione di due o pi? degli articoli elencati. [0020] For purposes of description herein, the term "and/or", when used in a list of two or more? articles, means that any of the listed articles can? be employed alone, or in any combination of two or more? of the items listed.
[0021] Ad esempio, se una combinazione ? descritta come contenente i componenti A, B e / o C, oppure, A e/o B e/o C, la composizione pu? contenere solo A; solo B; solo C; A e B in combinazione; A e C in combinazione; B e C in combinazione; o A, B e C in combinazione. [0021] For example, if a combination ? described as containing components A, B and/or C, or, A and/or B and/or C, the composition may? contain only A; only B; only C; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B and C in combination.
[0022] I termini "comprende", "comprendente" o qualsiasi altra sua variazione, intendono coprire un'inclusione non esclusiva, in modo tale che un sistema, un metodo, un uso, ecc. che comprende un elenco di elementi non includa solo quegli elementi ma pu? includere altri elementi non espressamente elencati o inerenti a tale sistema, metodo, uso, ecc. [0022] The terms "comprises", "comprising" or any other variation thereof, are intended to cover a non-exclusive inclusion, such that a system, method, use, etc. which includes a list of elements does not include only those elements but pu? include other elements not expressly listed or inherent to such system, method, use, etc.
[0023] Un elemento seguito da ?comprende?un?? non impedisce, senza ulteriori vincoli, l'esistenza di ulteriori elementi identici nel sistema, metodo o uso che comprende l'elemento. [0023] An element followed by ?comprises?a?? does not prevent, without further constraints, the existence of further identical elements in the system, method or use comprising the element.
[0024] Generalmente, la vita media degli impianti fotovoltaici di recente installazione si attesta intorno ai 25 anni, ma agenti atmosferici, rotture impreviste o materiali di scarsa qualit?, possono ridurne la vita. Un intervento tempestivo determina una continuit? di produzione dell'energia. [0024] Generally, the average life of recently installed photovoltaic systems is around 25 years, but atmospheric agents, unforeseen breakages or poor quality materials can reduce their life. A timely intervention determines a continuity? of energy production.
[0025] ? stato studiato un metodo per ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici determinando non solo un?ottimizzazione e ammodernamento dell?impianto fotovoltaico che presenta problemi di performance, ma anche una protezione ai pannelli solari che, captando i raggi solari, rappresentano gli elementi indispensabili ed essenziali di un impianto solare fotovoltaico, nonch? la loro efficienza. [0025] ? A method has been studied to restore efficiency to photovoltaic solar systems, determining not only an optimization and modernization of the photovoltaic system which presents performance problems, but also a protection to the solar panels which, by capturing the sun's rays, represent the indispensable and essential elements of a photovoltaic solar system, as well as? their efficiency.
[0026] Un oggetto della presente invenzione ? pertanto una pellicola rimovibile per ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici esistenti, comprendente: [0026] An object of the present invention ? therefore a removable film to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems, comprising:
[0027] - un nanomateriale composito ibrido composto di un doppio idrossido stratificato provvisto di uno o pi? elementi lantanidi inseriti negli strati bidimensionali e uno o pi? composti organici, o acidi o sali degli stessi, intercalati tra essi e [0027] - a hybrid composite nanomaterial composed of a double layered hydroxide having one or more? lanthanide elements inserted in the two-dimensional layers and one or more? organic compounds, or acids or salts thereof, intercalated between them e
[0028] - una resina polimerica trasparente UV. [0028] - a UV transparent polymer resin.
[0029] ? stato infatti sorprendentemente trovato che la pellicola della presente invenzione e relativo procedimento di preparazione consente di ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici esistenti, ossia di intervenire con la cosiddetta modalit? di ?repowering?, che prevede interventi per il potenziamento energetico dell?impianto e modifica delle componenti del sistema, senza agire sull?impianto nella sua interezza, ma solo aggiungendo dei componenti che determinano l?aumento della potenza dell?impianto stesso. [0029] ? in fact, it has been surprisingly found that the film of the present invention and relative preparation process allows to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems, i.e. to intervene with the so-called of ?repowering?, which provides interventions for the energy enhancement of the plant and modification of the system components, without acting on the plant in its entirety, but only by adding the components that determine the increase in the power of the plant itself.
[0030] Il ?repowering? ? un intervento che ha lo scopo di potenziare e ottimizzare ulteriormente il funzionamento di un impianto e consente di superare le prestazioni iniziali (entro i limiti stabiliti dalla normativa GSE). [0030] The ?repowering? ? an intervention that has the purpose of further enhancing and optimizing the operation of a plant and allows the initial performance to be exceeded (within the limits established by the GSE legislation).
[0031] Il ?repowering? ? una procedura standard per ammodernare impianti preesistenti, inserendo al loro interno componenti tecnologicamente pi? attuali ed evolute che incrementano le performance dei moduli. [0031] The ?repowering? ? a standard procedure to modernize pre-existing systems, by inserting technologically more technologically advanced components within them? current and advanced that increase the performance of the modules.
[0032] Un ulteriore vantaggio dalla pellicola rimovibile della presente invenzione, oltre ad aggiungere fotoni al semiconduttore di silicio sottostante, ? quello di proteggere dai raggi UV i pannelli solari fotovoltaici. [0032] A further benefit of the removable film of the present invention, in addition to adding photons to the underlying silicon semiconductor, is to protect the photovoltaic solar panels from UV rays.
[0033] Ulteriormente la pellicola rimovibile della presente invenzione garantisce un indice di rifrazione inferiore a quello del vetro, garantendo cos? una maggior trasmittanza della radiazione solare. [0033] Furthermore, the removable film of the present invention guarantees a refractive index lower than that of glass, thus ensuring greater transmittance of solar radiation.
[0034] Altro vantaggio ? dato dall?energia solare, prodotta mediante i moduli fotovoltaici, facenti parte dell?impianto fotovoltaico, che pu? essere utilizzata per generare equivalenti finanziari, anche detti ?token?, che possono essere utilizzati nelle comunit? energetiche rinnovabili presenti in Italia (SmartCommunity aka). [0034] Another advantage? given by? solar energy, produced by photovoltaic modules, forming part of? photovoltaic system, which can? be used to generate financial equivalents, also called ?tokens?, which can be used in communities? renewable energy sources present in Italy (aka SmartCommunity).
[0035] Ulteriore vantaggio ? dato dall?energia solare, prodotta mediante i moduli fotovoltaici, facenti parte dell?impianto fotovoltaico, che pu? essere utilizzata per alimentare una o pi? blockchain pubblica. In questo modo, essendo chiara la natura rinnovabile della fonte energetica sar? possibile beneficiare di credito pubblico nell?impiego di detta energia. [0035] Another advantage? given by? solar energy, produced by photovoltaic modules, forming part of? photovoltaic system, which can? be used to power one or more? public blockchain. In this way, being clear the renewable nature of the energy source will be? possible to benefit from public credit in the use of this energy.
[0036] Oggetto della presente invenzione ? una pellicola rimovibile per ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici esistenti, comprendente: [0036] Object of the present invention ? a removable film to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems, comprising:
- un nanomateriale composito ibrido composto di un doppio idrossido stratificato provvisto di uno o pi? elementi lantanidi inseriti negli strati bidimensionali e uno o pi? composti organici, o acidi o sali degli stessi, intercalati tra essi e - a hybrid composite nanomaterial composed of a double layered hydroxide provided with one or more? lanthanide elements inserted in the two-dimensional layers and one or more? organic compounds, or acids or salts thereof, intercalated between them e
- una resina polimerica trasparente UV. - a transparent UV polymeric resin.
[0037] Per pellicola si intende uno strato molto sottile di materiale flessibile o fluido. [0037] By film is meant a very thin layer of flexible or fluid material.
[0038] La pellicola della presente invenzione si presenta in forma liquida prima della sua applicazione sulla superficie del pannello solare fotovoltaico, successivamente descritta, e sotto forma di film solido trascorsi 30 minuti dalla sua applicazione sulla superficie del pannello solare fotovoltaico. [0038] The film of the present invention is presented in liquid form before its application on the surface of the photovoltaic solar panel, hereinafter described, and in the form of solid film 30 minutes after its application on the surface of the photovoltaic solar panel.
[0039] Per rimovibile si intende la possibilit? di un oggetto o sostanza di essere rimosso, nello specifico la pellicola ? rimovibile, in quanto pu? essere rimossa dalla superficie del pannello solare fotovoltaico una volta usurata detta pellicola. [0039] By removable we mean the possibility? of an object or substance to be removed, specifically the film ? removable, as pu? be removed from the surface of the photovoltaic solar panel once said film is worn.
[0040] Per nanomateriale si intende un materiala naturale, derivato o fabbricato contenente particelle allo stato libero, aggregato o agglomerato, in cui per almeno il 50% delle particelle nella distribuzione numerica, una o pi? dimensioni esterne siano comprese fra 1 e 100 nanometri (nm). [0040] By nanomaterial we mean a natural, derived or manufactured material containing particles in the free, aggregated or agglomerated state, in which for at least 50% of the particles in the number distribution, one or more external dimensions are between 1 and 100 nanometers (nm).
[0041] In particolare, il nanomateriale della presente invenzione ? un nanomateriale composito ibrido composto di un doppio idrossido stratificato provvisto di uno o pi? elementi lantanidi inseriti negli strati bidimensionali e uno o pi? composti organici, o acidi o sali degli stessi, intercalati tra essi. [0041] In particular, the nanomaterial of the present invention ? a hybrid composite nanomaterial composed of a double layered hydroxide having one or more? lanthanide elements inserted in the two-dimensional layers and one or more? organic compounds, or acids or salts thereof, intercalated between them.
[0042] Secondo una forma di realizzazione pi? preferita della presente invenzione, il nanomateriale della presente invenzione ? un nanomateriale composito ibrido composto di un doppio idrossido stratificato simile all?idrotalcite provvisto di uno o pi? elementi lantanidi inseriti negli strati bidimensionali e uno o pi? composti organici, o acidi o sali degli stessi, intercalati tra essi. [0042] According to an embodiment more? preferred invention, the nanomaterial of the present invention is a hybrid composite nanomaterial composed of a hydrotalcite-like double layered hydroxide provided with one or more lanthanide elements inserted in the two-dimensional layers and one or more? organic compounds, or acids or salts thereof, intercalated between them.
[0043] I materiali del tipo dei doppi idrossidi stratificati con lantanide/i inserito/i forniscono risultati promettenti nella loro capacit? come materiali per la down conversione dell?energia luminosa. [0043] Double hydroxide-type materials layered with inserted lanthanide(s) provide promising results in their ability to as materials for the down conversion of light energy.
[0044] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, gli elementi lantanidi sono selezionati da un gruppo consistente di Sm3+, Eu3+ e Gd3+. According to a preferred embodiment of the present invention, the lanthanide elements are selected from a group consisting of Sm3+, Eu3+ and Gd3+.
[0045] I suddetti elementi lantanidi vengono inseriti negli strati bidimensionali (2D) di un composto con doppio idrossido stratificato (LDH) del tipo dell?idrotalcite (detta anche HTLC) attraverso un processo di auto-assemblaggio che ha luogo in presenza delle specie organiche chelanti a condizioni idrotermali (elevati T, P, t) all?interno di una sintesi one-pot a singola fase, ad esempio con 80 < T < 150 ?C e 8 < t < 12 ore in un contenitore sigillato, ad esempio un contenitore in Teflon. Nel contesto della presente descrizione, T ? la temperatura in gradi centigradi, t ? il tempo in ore e P ? la pressione generata come funzione dello spazio vuoto, strategicamente lasciato al 25% del volume totale, nel contenitore in Teflon sigillato che conserva al proprio interno la soluzione del precursore, seguendo cos? la sintesi one-pot. Si riscontra che il materiale sintetizzato conserva la propriet? della o delle specie organiche, oltre a fornire a esse una migliore stabilit? alla temperatura e dimostrare una migliore trasparenza alla luce. [0045] The aforementioned lanthanide elements are inserted into the two-dimensional (2D) layers of a compound with double layered hydroxide (LDH) of the hydrotalcite type (also called HTLC) through a self-assembly process which takes place in the presence of the organic species chelators under hydrothermal conditions (high T, P, t) within a single-step one-pot synthesis, e.g. with 80 < T < 150 ?C and 8 < t < 12 hours in a sealed container, e.g. a Teflon container. In the context of this description, T ? the temperature in degrees Celsius, t ? the time in hours and P ? the pressure generated as a function of the empty space, strategically left at 25% of the total volume, in the sealed Teflon container which keeps the precursor solution inside, thus following the the one-pot synthesis. Is the synthesized material found to retain the property? of the organic species, as well as providing them with better stability? to temperature and demonstrate better transparency to light.
[0046] I materiali LDH sono materiali stratificati con strati caricati positivamente e anioni di bilanciamento della carica debolmente legati, spesso intercambiabili, posti nella regione tra gli strati. Gli anioni di partenza dei materiali LDH, a seconda dei sali precursori, possono essere facilmente sostituiti rimpiazzando gli anioni posti nella regione tra gli strati all?interno di una sintesi idrotermale one-pot. Le idrotalciti sono un esempio di materiali LDH consistenti di strutture simili alla brucite (la brucite ? la forma minerale dell?idrossido di magnesio Mg(OH)2), in cui ha avuto luogo una sostituzione parziale di Mg2+ tramite ioni Al3+, e dove allo scopo di bilanciare la carica positiva generata come conseguenza di tale sostituzione degli strati, sono presenti anioni, generalmente carbonati, tra gli strati, co-occupati da molecole d?acqua. Gli anioni di carbonato che si trovano tra gli strati strutturali sono debolmente legati, per cui l?idrotalcite presenta capacit? di scambio di anioni. LDH materials are layered materials with positively charged layers and weakly bound, often interchangeable, charge balancer anions located in the region between the layers. The starting anions of LDH materials, depending on the precursor salts, can easily be replaced by anion replacement in the interlayer region within a one-pot hydrothermal synthesis. Hydrotalcites are an example of LDH materials consisting of brucite-like structures (brucite is the mineral form of magnesium hydroxide Mg(OH)2), in which partial replacement of Mg2+ by Al3+ ions has taken place, and where at the same time In order to balance the positive charge generated as a consequence of this substitution of the layers, there are anions, generally carbonates, between the layers, co-occupied by water molecules. The carbonate anions found between the structural layers are weakly bound, so hydrotalcite has the ability to of anion exchange.
[0047] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, i composti organici sono selezionati da un gruppo consistente di cumarina e fluoresceina. According to a preferred embodiment of the present invention, the organic compounds are selected from a group consisting of coumarin and fluorescein.
[0048] La realizzazione pu? riguardare un nanomateriale composito ZnAlEucumarina:fluoresceina, che ? un materiale ibrido organico-inorganico (ossia una miscela tra un ?ospitante? inorganico e un ?ospitato? organico intercalato) strutturato in maniera tale che la molecola o le molecole ospitanti conservino la loro propriet? di down conversione dell?energia da UV a visibile. [0048] The realization can concern a ZnAlEucumarin:fluorescein composite nanomaterial, which ? a hybrid organic-inorganic material (ie a mixture of an inorganic ?host? and an intercalated organic ?host?) structured in such a way that the host molecule or molecules retain their properties? down conversion of UV to visible energy.
[0049] L?inserimento di elementi lantanidi in una tale tecnica one-pot permette di operare diverse selezioni degli ioni M2+ e M3+, nella presente descrizione si contemplano inoltre i tentativi di realizzare un nanomateriale del tipo del CuInxGa(1?x)Se2 (CIGS) mediante sintesi di tipo idrotermale one-pot in fase di soluzione, a basso costo. [0049] The insertion of lanthanide elements in such a one-pot technique allows to operate different selections of the M2+ and M3+ ions, the present description also contemplates the attempts to realize a nanomaterial of the CuInxGa(1?x)Se2 type ( CIGS) by one-pot hydrothermal synthesis in the solution phase, at low cost.
[0050] Nello specifico, ? possibile intercalare due molecole organiche, quali la Molecola1 (anione cumarina-3-carbossilato) e la Molecola2 (sale di sodio di fluoresceina) in fase di soluzione (se esposte a condizioni di elevata temperatura e pressione) all?interno della struttura stratificata bidimensionale ospitante grazie al fatto che la struttura stratificata raggiunge una carica positiva netta in ragione dello sbilanciamento della carica, ad esempio via sostituzione di ioni M(II) con M(III) a condizioni di elevata temperatura e pressione, con gli ioni droganti di Ln che sostituiscono ulteriormente i siti M(III) tramite auto-assemblaggio. [0050] Specifically, ? It is possible to intercalate two organic molecules, such as Molecule1 (coumarin-3-carboxylate anion) and Molecule2 (fluorescein sodium salt) in solution phase (when exposed to high temperature and pressure conditions) within the host bidimensional stratified structure due to the fact that the layered structure reaches a net positive charge due to the imbalance of the charge, for example via the substitution of M(II) ions with M(III) under conditions of elevated temperature and pressure, with the dopant ions of Ln which replace further the M(III) sites via self-assembly.
[0051] L?intercalazione delle molecole organiche anioniche ha luogo attraverso un processo di auto-assemblaggio a condizioni di elevata temperatura e pressione necessarie per rimpiazzare gli anioni dei sali metallici di partenza (ad esempio nitrati) e sostituire gli ioni M(II) nella struttura simile alla brucite con quelli degli ioni metallici trivalenti M(III) con coordinamento ottaedrico degli stessi con i vicini prossimi. L?intercalazione riuscita ? stata caratterizzata attraverso tecniche di principio quali XRD, NMR, FTIR, TGA e SSPL (diffrazione a raggi X, risonanza magnetica nucleare, infrarosso con trasformata di Fourier, analisi termogravimetrica e fotoluminescenza allo stato solido). [0051] The intercalation of the anionic organic molecules takes place through a process of self-assembly under conditions of high temperature and pressure necessary to replace the anions of the starting metal salts (for example nitrates) and replace the M(II) ions in the structure similar to brucite with those of the trivalent metal ions M(III) with octahedral coordination of the same with the next neighbors. The successful intercalation? been characterized through principle techniques such as XRD, NMR, FTIR, TGA and SSPL (X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance, infrared with Fourier transform, thermogravimetric analysis and solid-state photoluminescence).
[0052] La propriet? di down conversione dell?energia da UV a visibile della Componente1 rimane protetta, a vantaggio dell?ospitante inorganico, fino a circa 300-350 gradi centigradi. Si contempla quindi la sua applicazione in condizioni di alta temperatura come eventualit? all?interno nella presente invenzione. In aggiunta, ? stato notato che la Componente1 conserva una buona trasparenza verso la luce nello spettro visibile (trattandosi di materiali a elevata banda proibita), oltre ai numerosi altri vantaggi sopra descritti. [0052] The property of down conversion of the energy from UV to visible of the Component1 remains protected, to the advantage of the inorganic host, up to about 300-350 degrees centigrade. It therefore contemplates its application in conditions of high temperature as an eventuality? within the present invention. In addition, ? It has been noted that Component 1 maintains a good transparency towards light in the visible spectrum (since materials have a high bandgap), in addition to the numerous other advantages described above.
[0053] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il composto di un doppio idrossido stratificato, costituito da una galleria interstrato del medesimo doppio idrossido stratificato, per lo scambio di ioni, ? il materiale anodico. [0053] According to a preferred embodiment of the present invention, the compound of a double layered hydroxide, constituted by an interlayer gallery of the same double layered hydroxide, for ion exchange, is the anodic material.
[0054] Detto materiale anodico realizzato con nanomateriali simili all?idrotalcite pu? essere reso energicamente favorevole per la carica e la scarica avente una certa velocit?, data dalla galleria interstrato del doppio idrossido stratificato, che offre uno spazio sostanziale per lo scambio di ioni. [0054] Said anodic material made with nanomaterials similar to hydrotalcite can be made energetically favorable for charging and discharging having a certain speed, given by the interlayer gallery of the double stratified hydroxide, which offers a substantial space for the exchange of ions.
[0055] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il composto di un doppio idrossido stratificato ? descritto dalla formula empirica: [0055] According to a preferred embodiment of the present invention, the compound of a double layered hydroxide ? described by the empirical formula:
[(M2+)n(M3+)m(OH)2(n+m)]m+[(Ax?)m/x?yH2O], [(M2+)n(M3+)m(OH)2(n+m)]m+[(Ax?)m/x?yH2O],
[0056] dove M2+ e M3+ sono cationi metallici, A rappresenta uno o pi? anioni x-valenti, x ? la carica dell?anione e y ? il numero di molecole d?acqua tra gli strati. [0056] where M2+ and M3+ are metal cations, A represents one or more? x-valent anions, x ? the charge of the anion and y ? the number of water molecules between the layers.
[0057] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la resina polimerica ? una resina epossidica bicomponente. [0057] According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer resin ? a two-part epoxy resin.
[0058] Per resina polimerica si intende un prodotto plastico liquido trasparente che si indurisce per creare un rivestimento spesso e durevole. Le due parti che costituisco una resina polimerica sono una resina plastica liquida e un catalizzatore liquido. [0058] A polymer resin is a clear liquid plastic product that hardens to create a thick and durable coating. The two parts that make up a polymer resin are a liquid plastic resin and a liquid catalyst.
[0059] Nello specifico la resina della presente invenzione ? una resina epossidica bicomponente, ossia in formulato a base di resine sintetiche, composto da una base e da un indurente, l?indurente serve alla polimerizzazione sia a freddo che a caldo. [0059] Specifically, the resin of the present invention ? a two-component epoxy resin, that is a formulation based on synthetic resins, composed of a base and a hardener, the hardener is used for both cold and hot polymerization.
[0060] Altro oggetto della presente invenzione ? un procedimento per la preparazione della pellicola rimovibile come precedentemente descritta, comprendente o, alternativamente, costituito dai seguenti passaggi: [0060] Another object of the present invention? a process for preparing the removable film as previously described, comprising or alternatively consisting of the following steps:
A) preparare il nanomateriale, A) prepare the nanomaterial,
B) preparare la resina polimerica, B) prepare the polymer resin,
C) miscelare il nanomateriale del passaggio A) nella resina polimerica del passaggio B), D) applicare la miscela ottenuta dal passaggio C) sulla superficie del vetro fotovoltaico entro 30 minuti da quando ? stato terminato il passaggio C). C) mix the nanomaterial of step A) in the polymeric resin of step B), D) apply the mixture obtained from step C) on the surface of the photovoltaic glass within 30 minutes from when? step C has been completed).
[0061] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la preparazione del nanomateriale ? eseguita attraverso un processo di auto-assemblaggio, in cui lo ione del lantanide agisce come veicolo delle controparti organiche, assemblandole di conseguenza all?interno delle gallerie stratificate del nanocomposito del tipo dell?idrotalcite in una simultanea operazione di sistemazione entro lo strato 2D. [0061] According to a preferred embodiment of the present invention, the preparation of the nanomaterial ? performed through a self-assembly process, in which the lanthanide ion acts as a vehicle for the organic counterparts, consequently assembling them within the layered galleries of the hydrotalcite-type nanocomposite in a simultaneous arrangement operation within the 2D layer.
[0062] La preparazione di un materiale del tipo di un doppio idrossido stratificato ibrido, avente una distanza tra i singoli strati del doppio idrossido stratificato di circa 2 nm, comprende due anioni organici (Molecola1 e Molecola2) come anioni per il bilanciamento della carica, dove ad esempio la Molecola1 ? cumarina-3-acido carbossilico C10H6O4 di peso molecolare 190,15, avente una ?ex = 370-390 nm e una corrispondente ?em = 450 nm, e la Molecola2 ? il sale di sodio della fluoresceina C20H10Na2O5 di peso molecolare 376,27, avente una ?ex = 460 nm e una ?em = 515 nm, dove il processo di intercalazione comprende le fasi di: [0062] The preparation of a material of the type of a hybrid double layered hydroxide, having a distance between the individual layers of the double layered hydroxide of about 2 nm, comprises two organic anions (Molecule1 and Molecule2) as charge balancing anions, where, for example, Molecule1 ? coumarin-3-carboxylic acid C10H6O4 of molecular weight 190.15, having a ?ex = 370-390 nm and a corresponding ?em = 450 nm, and Molecule2 ? the sodium salt of fluorescein C20H10Na2O5 with a molecular weight of 376.27, having a ?ex = 460 nm and a ?em = 515 nm, where the intercalation process comprises the steps of:
[0063] (a) sintesi one-pot unica, consistente della preparazione di sospensione di una soluzione precorritrice comprendente una o pi? fonti di ioni metallici bivalenti e una o pi? fonti di ioni metallici trivalenti, con conseguente miscelazione a t.a., con agitazione costante della soluzione precorritrice in un solvente polare, ad esempio acqua milliQ, con mantenimento esterno dell?intervallo di pH (7,5-8) finch? inizia a formarsi un impasto liquido opaco (strutture simili alla brucite); [0063] (a) unique one-pot synthesis, consisting of the preparation of a suspension of a precursor solution comprising one or more? sources of divalent metal ions and one or more? sources of trivalent metal ions, resulting in mixing at RT, with constant stirring of the precursor solution in a polar solvent, such as milliQ water, with external maintenance of the pH range (7.5-8) until an opaque slurry begins to form (brucite-like structures);
[0064] (b) sintesi idrotermale naturale a seguito della fase (a) (con sottoposizione della soluzione preparata ad alta temperatura e alta pressione per un certo periodo di tempo: condizioni di T, P, t elevati), che si ottiene normalmente in un contenitore di Teflon sigillato mantenuto in forno; [0064] (b) natural hydrothermal synthesis following step (a) (with subjection of the prepared solution to high temperature and high pressure for a certain period of time: conditions of high T, P, t), which is normally obtained in a sealed Teflon container kept in the oven;
[0065] (c) dove nella sospensione precorritrice ottenuta in seguito alla fase (a) esiste una struttura del tipo della brucite avente controparti chelate degli ioni dei lantanidi co-presenti/coesistenti (nelle sue sfere di coordinazione vacanti, con 8-9 legami di coordinazione possibili) con quelle delle molecole organiche anioniche (Molecola1 e Molecola2) e/o acqua/anione precursore di partenza. (c) where in the precursor suspension obtained following step (a) there exists a brucite-like structure having chelated counterparts of the co-present/co-existing lanthanide ions (in its vacant coordination spheres, with 8-9 bonds possible coordination) with those of the anionic organic molecules (Molecule1 and Molecule2) and/or water/anion starting precursor.
[0066] L?anione o gli anioni organici possono essere aggiunti prima della formazione di strutture del tipo degli idrossidi metallici (brucite) nella fase (a), in maniera da ottenere un germe per la formazione di strati 2D di doppi idrossidi stratificati auto-assemblati inseriti con i complessi del lantanide con quelli della Molecola1 e della Molecola2. [0066] The organic anion or anions can be added before the formation of structures of the type of metal hydroxides (brucite) in step (a), so as to obtain a seed for the formation of 2D layers of self-layered double hydroxides assembled inserted with the lanthanide complexes with those of Molecule1 and Molecule2.
[0067] La fonte o le fonti di ioni metallici bivalenti e/o la fonte o le fonti di ioni metallici trivalenti si inseriscono nel processo di miscelazione in un solvente polare prima della fase (b) a pH controllato. [0067] The source or sources of divalent metal ions and/or the source or sources of trivalent metal ions enter the mixing process in a polar solvent before step (b) at controlled pH.
[0068] Come mezzo di sospensione ? possibile usare acqua deionizzata (o un solvente polare simile), a patto che le due molecole organiche non siano le sole componenti anioniche nella fase di soluzione, coesistendo le stesse con gli anioni dei sali precursori, ad esempio nitrati, molecole di H2O e HSe? indotto esternamente (a seconda del caso e dell?obiettivo della sintesi), in maniera che la loro presenza nella maggior parte della soluzione funga da bilanciamento della carica tra gli strati e anche per chelare lo ione del lantanide tra la Molecola1 e la Molecola2, riempiendo cos? le loro sfere di coordinazione vuote, fatto che non sarebbe stato possibile con grosse molecole organiche da sole in ragione dei vincoli di impedimento spaziale. [0068] As a means of suspension? Is it possible to use deionized water (or a similar polar solvent), provided that the two organic molecules are not the only anionic components in the solution phase, coexisting with the anions of the precursor salts, for example nitrates, H2O and HSe molecules? induced externally (depending on the case and the goal of the synthesis), so that their presence in most of the solution acts as a charge balance between the layers and also to chelate the lanthanide ion between Molecule1 and Molecule2, filling what? their coordination spheres empty, which would not have been possible with large organic molecules alone due to spatial constraints.
[0069] Poich? l?affinit? della Molecola1 e della Molecola2 con quella dello ione del lantanide pu? essere dovuta pi? all?effetto di chelazione (dalla Molecola1 e dalla Moleco la2), il conseguente rimpiazzo della maggior parte delle molecole d?acqua di partenza entro le loro sfere di coordinazione ha luogo come caso automatico in condizioni di elevata temperatura e pressione. In seguito a questo, lo ione del lantanide, chelato con la Molecola1 e la Molecola2 pu? rimpiazzare il sito ottaedrico occupando ioni M(III) trivalenti dai doppi idrossidi stratificati del tipo della brucite, perdendo quindi nel processo le molecole d?acqua ancora coordinate e riempiendo la sua sfera di coordinazione in una ottaedrica con continua chelazione dal ligando o dai ligandi bidentati con quelli degli atomi degli strati 2D circostanti (uno esempio dei quali pu? essere l?O degli anioni 0OH presenti nella soluzione). [0069] Since? the affinity of the Molecule1 and of the Molecule2 with that of the ion of the lanthanide can? be due more? to the chelation effect (by Molecule 1 and Molecule 2), the consequent replacement of most of the starting water molecules within their coordination spheres takes place as an automatic case under conditions of high temperature and pressure. Following this, the lanthanide ion, chelated with Molecule1 and Molecule2 can replace the octahedral site by occupying trivalent M(III) ions from layered double hydroxides of the brucite type, thereby losing the still coordinated water molecules in the process and filling its coordination sphere into an octahedral with continued chelation from the bidentate ligand(s) with those of the atoms of the surrounding 2D layers (an example of which can be the O of the 0OH anions present in the solution).
[0070] La preparazione dell?ibrido stratificato tra il doppio idrossido drogato con il lantanide e i materiali simili all?idrotalcite si raggiunge quindi seguendo il processo di sintesi come illustrato, ed ? dimostrato dall?ottenimento di una distanza tra i singoli strati del doppio idrossido stratificato pari a circa 2 nm, derivante dall?intercalazione degli anioni organici duali attraverso il succitato auto-assemblaggio e dall?affinit? di chelazione superiore con gli ioni dei lantanidi rispetto a quelli di partenza (molecola d?acqua e anioni precursori). [0070] The preparation of the layered hybrid between the lanthanide-doped double hydroxide and the hydrotalcite-like materials is then achieved by following the synthesis process as illustrated, and ? demonstrated by the achievement of a distance between the single layers of the double layered hydroxide of approximately 2 nm, resulting from the intercalation of the dual organic anions through the aforementioned self-assembly and by the affinity superior chelation with lanthanide ions compared to the starting ones (water molecule and precursor anions).
[0071] La procedura di sintesi, con i dettagli sperimentali, a seguito della sintesi del nanocomposito ibrido drogato con lantanidi (ad esempio la Componente1) di composizione empirica teorica Zn(II)0,65M(III)0,35(OH)2](Molecola1?)0,175(Molecola2? )0,175 (assumendo una rendimento del 100% e un inserimento 1:1 della Molecola1 e della Molecola2 come anioni inter-strato di principio) sottolinea la miscelazione dei vari elementi precursore quali Zn(NO3)2?6H2O (ottenuto da Sigma Aldrich con purezza del 98% e usato senza ulteriore depurazione), Eu(NO3)3?6H2O e Al(NO3)3?9H2O (entrambi a una purezza del 98%). [0071] The synthesis procedure, with experimental details, following the synthesis of the lanthanide-doped hybrid nanocomposite (for example Component 1) of theoretical empirical composition Zn(II)0.65M(III)0.35(OH)2 ](Molecule1?)0,175(Molecule2? )0,175 (assuming 100% yield and 1:1 insertion of Molecule1 and Molecule2 as principle inter-layer anions) emphasizes the mixing of various precursor elements such as Zn(NO3)2 ?6H2O (obtained from Sigma Aldrich at 98% purity and used without further purification), Eu(NO3)3?6H2O and Al(NO3)3?9H2O (both at 98% purity).
[0072] In aggiunta, le specie anioniche desiderate, ossia l?anione 3CCA? e la fluoresceina sono state aggiunte in modalit? di agitazione continua nella soluzione dei sali succitati. Il Na+3CCA? ? stato formato separatamente ponendo in reazione 3CCA (purezza del 99%) e NaOH in rapporto equimolare nel pallone di reazione contenente 100 ml di acqua milliQ. D?altra parte, per la sintesi di una forma modificata della Componente1, detta Componente1?, in cui si intercala solamente la Molecola1 (anione 3CCA?) con gli strati della stessa, per una specifica applicazione come spazzino del radicale libero idrossile (0OH), essa ? stato sintetizzata in linea con la via sintetica di cui sopra, come descritto in dettaglio all?esempio 1. [0072] In addition, the desired anionic species, ie the anion 3CCA? and fluorescein have been added in mode? of continuous stirring in the solution of the aforementioned salts. The Na+3CCA? ? was formed separately by reacting 3CCA (99% purity) and NaOH in equimolar ratio in the reaction flask containing 100 mL of milliQ water. On the other hand, for the synthesis of a modified form of Component1, called Component1?, in which only Molecule1 (anion 3CCA?) is intercalated with its layers, for a specific application as scavenger of the free hydroxyl radical (0OH) , it ? been synthesized in line with the synthetic route above, as described in detail in example 1.
[0073] Seguendo la via di sintesi, la soluzione organica-inorganica cos? ottenuta ? stata agitata per 3 ore a temperatura ambiente (t.a.) con aggiunta goccia a goccia di soluzione acquosa 1-molare di NaOH fino a stabilizzare il pH della soluzione della miscela di reazione nell?intervallo tra 7,5 e 8, un intervallo che si ? rivelato perfetto per l?ottenimento della cristallinit? ottimale del prodotto stratificato finale con un rapporto M(II):M(III) attorno a 2:1. [0073] Following the synthesis route, the organic-inorganic solution is obtained ? was stirred for 3 hours at room temperature (r.t.) with 1-molar aqueous NaOH solution added dropwise until the pH of the reaction mixture solution stabilized in the range of 7.5 to 8, a range that proved to be perfect for? Obtaining the crystallinity? optimal result of the final stratified product with a ratio M(II):M(III) around 2:1.
[0074] Con l?avvicinarsi del pH della soluzione a 7,5 era possibile osservare una soluzione opaca. [0074] As the pH of the solution approached 7.5, an opaque solution could be observed.
In seguito questa soluzione a precipitazione parziale ? stata mantenuta in un?autoclave sigillata fino a 12 ore a 80 ?C, dopodich? il pH medio ? stato trovato stabilizzato a un valore prossimo a 8. La miscela della soluzione finale dopo la sintesi idrotermale ? stata filtrata e lavata con una quantit? in eccesso di acqua milliQ per eliminare gli ioni in surplus e le Molecole1 e Molecole2 anioniche non intercalate, essiccando poi il materiale finale conseguentemente ottenuto in atmosfera controllata a circa 80 ?C per eliminare il contenuto d?acqua. Following this partial precipitation solution? been kept in a sealed autoclave up to 12 hours at 80 ?C, after which? the average pH? been found stabilized at a value close to 8. The final solution mixture after hydrothermal synthesis? been filtered and washed with a quantity? in excess of milliQ water to eliminate the surplus ions and the non-intercalated anionic Molecules1 and Molecules2, then drying the resulting final material in a controlled atmosphere at about 80 ?C to eliminate the water content.
[0075] Per la sintesi della Componente1, le fonti di ioni metallici bivalenti e trivalenti possono essere genericamente sali di ioni metallici bivalenti o trivalenti. Tra gli esempi di ioni metallici bivalenti si segnalano Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Cu2+, Sn2+, Ba2+, Ca2+ e Mg2+, mentre tra gli esempi di ioni metallici trivalenti si segnalano Al3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Cr3+, Fe3+, Co3+, Mn3+, Ni3+, Ce3+, In3+ e Ga3+. A titolo esemplificativo, la presente descrizione presenta i dettagli di quelli sottolineati (non escludendo per? la possibilit? di aggiunte di altri ioni). [0075] For the synthesis of Component 1, the sources of divalent and trivalent metal ions can generally be salts of divalent or trivalent metal ions. Examples of divalent metal ions include Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Cu2+, Sn2+, Ba2+, Ca2+ and Mg2+, while examples of trivalent metal ions include Al3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Cr3+, Fe3+ , Co3+, Mn3+, Ni3+, Ce3+, In3+ and Ga3+. By way of example, the present description presents the details of those underlined (but not excluding the possibility of adding other ions).
[0076] Si contempla ulteriormente l?uso di tre o pi? ioni metallici differenti del doppio idrossido stratificato preparato con il processo dell?invenzione. Tra tali ioni metallici, ? stata dimostrata la combinazione di Zn2+ con quelli di (Al3+, Eu3+), (Al3+, Sm3+) e (Gd3+) in accordo con le realizzazioni qui descritte. [0076] The use of three or more? different metal ions of the double layered hydroxide prepared with the process of the invention. Among these metal ions, ? The combination of Zn2+ with those of (Al3+, Eu3+), (Al3+, Sm3+) and (Gd3+) was demonstrated in accordance with the embodiments described herein.
[0077] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il nanomateriale preparato nel passaggio A) ? in forma di polvere. [0077] According to a preferred embodiment of the present invention, the nanomaterial prepared in step A) ? in powder form.
[0078] Nel passaggio B) viene preparata la resina polimerica, nello specifico la resina polimerica, come precedentemente descritto, ? una resina epossidica bicomponente, per cui la sua preparazione prevede che le due parti che la costituiscono, vale a dire la resina liquida e il catalizzatore vengano miscelate insieme, solitamente in egual misura, fino a quando non sono completamente combinate. Pu? prodursi un surriscaldamento durante il processo di miscelazione a causa della reazione chimica tra la resina e il catalizzatore. [0078] In step B) the polymeric resin is prepared, specifically the polymeric resin, as previously described, ? a two-component epoxy resin, whereby its preparation requires that the two constituent parts, i.e. the liquid resin and the catalyst, are mixed together, usually in equal measure, until they are completely combined. Can? overheating may occur during the mixing process due to the chemical reaction between the resin and the catalyst.
[0079] Nel passaggio C) prevede di miscelare il nanomateriale del passaggio A) nella resina polimerica del passaggio B). [0079] In step C) it envisages mixing the nanomaterial of step A) in the polymeric resin of step B).
[0080] Secondo una forma di realizzazione preferita del procedimento della presente invenzione, il nanomateriale del passaggio A) ? presente in forma di polvere che viene sciolta nella miscela polimerica, precedentemente preparata, come sopra descritto. [0080] According to a preferred embodiment of the process of the present invention, the nanomaterial of step A) ? present in the form of a powder which is dissolved in the polymeric mixture, previously prepared, as described above.
[0081] Il passaggio D) della presente invenzione prevede di applicare la miscela ottenuta dal passaggio C) sulla superficie del vetro fotovoltaico entro 30 minuti da quando ? stato terminato il passaggio C). [0081] Step D) of the present invention provides for applying the mixture obtained from step C) on the surface of the photovoltaic glass within 30 minutes from when? step C has been completed).
[0082] Secondo una forma di realizzazione preferita del procedimento della presente invenzione, l?applicazione della miscela ottenuta dal passaggio C) sulla superficie del vetro fotovoltaico deve essere eseguita sulla superficie di un vetro fotovoltaico pulito. [0082] According to a preferred embodiment of the process of the present invention, the application of the mixture obtained from step C) on the surface of the photovoltaic glass must be performed on the surface of a clean photovoltaic glass.
[0083] La suddetta l?applicazione della miscela ottenuta dal passaggio C) sulla superficie del vetro fotovoltaico deve essere eseguita entro 30 minuti da quando ? stato terminato il passaggio C), in quanto in questo periodo di tempo la miscela del passaggio C) rimane fluida, trascorso il quale la miscela tender? a solidificarsi. [0083] The aforementioned application of the mixture obtained from step C) on the surface of the photovoltaic glass must be performed within 30 minutes from when? been completed the passage C), since in this period of time the mixture of the passage C) remains fluid, after which the mixture will tend? to solidify.
[0084] Secondo una forma di realizzazione preferita del procedimento della presente invenzione, l?applicazione della miscela ottenuta dal passaggio C) sulla superficie del vetro fotovoltaico pu? essere: doctor blade, spalmatura con arma robotica, spray coating, o attraverso una macchina di lavaggio dei vetri solari, (modificata per spruzzare la miscela diluita con un solvente). [0084] According to a preferred embodiment of the process of the present invention, the application of the mixture obtained from step C) on the surface of the photovoltaic glass can be: doctor blade, robotic weapon coating, spray coating, or through a solar window washing machine, (modified to spray the diluted mixture with a solvent).
[0085] Un altro oggetto ? l?uso della pellicola rimovibile come descritta nella presente invenzione, nel campo delle energie rinnovabili o per ridare efficienza ad impianti solari fotovoltaici o per fornire energia per alimentare una blockchain pubblica. [0085] Another object? the use of the removable film as described in the present invention, in the field of renewable energies or to restore efficiency to photovoltaic solar systems or to supply energy to power a public blockchain.
[0086] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l?uso della pellicola rimovibile ? un metodo di ?repowering?. [0086] According to a preferred embodiment of the present invention, the use of the removable film is a method of ?repowering?.
[0087] Altro oggetto ? un procedimento per ridare efficienza agli impianti solari fotovoltaici esistenti comprendente l?applicazione della pellicola rimovibile come descritta nella presente invenzione sulla superficie esterna del pannello solare fotovoltaico. [0087] Other object? a method for restoring efficiency to existing photovoltaic solar systems comprising applying the removable film as described in the present invention to the external surface of the photovoltaic solar panel.
[0088] Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il procedimento per ridare efficienza agli impianti solari fotovoltaici esistenti comprende l?applicazione della pellicola rimovibile, in cui il procedimento per la preparazione della suddetta pellicola rimovibile ? descritto precedentemente. [0088] According to a preferred embodiment of the present invention, the method for restoring efficiency to existing solar photovoltaic systems comprises the application of the removable film, wherein the method for preparing said removable film is ? described previously.
[0089] Infine, un ulteriore oggetto della presente invenzione ? un panello solare fotovoltaico la cui superficie esposta alla radiazione solare ? rivestita dalla pellicola come descritta nella presente invenzione. [0089] Finally, a further object of the present invention? a photovoltaic solar panel whose surface exposed to solar radiation? coated by the film as described in the present invention.
[0090] Dalla descrizione soprariportata risultano evidenti i vantaggi della pellicola rimovibile e relativo procedimento di preparazione della presente invenzione, che, seppur nella sua relativamente semplice realizzazione, risolve contemporaneamente molti problemi, con un procedimento di preparazione. [0090] From the above description the advantages of the removable film and related preparation process of the present invention are evident, which, although in its relatively simple realization, solves many problems at the same time, with one preparation process.
[0091] PARTE SPERIMENTALE [0091] EXPERIMENTAL PART
[0092] Esempio 1: [0092] Example 1:
[0093] Nel seguito si presenta un esempio della progettazione e dello sviluppo del nanomateriale, precedentemente descritto, quale componente della pellicola rimovibile della presente invenzione. ? stata testata la Componente1, riguardo al suo effetto di down conversione di energia sulla cella solare al cSi esistente. [0093] An example of the design and development of the previously described nanomaterial as a component of the removable film of the present invention is presented below. ? Component 1 was tested for its energy down-conversion effect on the existing cSi solar cell.
[0094] Si utilizza la intercalazione one-pot del cumarina-3-acido carbossilico (3CCA) anionico, con inserimento di fluoresceina ed europio nel doppio idrossido stratificato con ZnAl -idrotalcite (LDH-HTLC). [0094] One-pot intercalation of the anionic coumarin-3-carboxylic acid (3CCA) is used, with insertion of fluorescein and europium into the double hydroxide layered with ZnAl -hydrotalcite (LDH-HTLC).
[0095] La Componente1 si forma con germi di fogli ottaedrici del tipo della brucite sottoposti a inserimento di lantanidi via auto-assemblaggio in condizioni idrotermali, dove si formano gli strati 2D (M1?x2+Mx3+(OH)2) alle fasi iniziali della sintesi, seguiti dalla sostituzione degli ioni M(III) (ad esempio Al3+) da parte degli ioni dei lantanidi drogati, che portano con s? la controparte o le controparti organiche chelate. [0095] Component 1 is formed with brucite-type octahedral sheet germs subjected to lanthanide insertion via self-assembly under hydrothermal conditions, where the 2D layers (M1?x2+Mx3+(OH)2) are formed at the initial stages of synthesis, followed by the replacement of the M(III) ions (for example Al3+) by the doped lanthanide ions, which bring with them? the organic chelated counterpart(s).
[0096] Il vantaggio di disporre di una struttura ibrida ? che l?ospitante inorganico instilla una maggiore stabilit? alla temperatura nell?ospitato organico. I materiali del tipo dei doppi idrossidi stratificati esibiscono una buona trasparenza alla luce, per cui la loro funzione come dipoli nello spettro (specialmente all?emissione nel rosso a 614 nm circa) vale la pena di essere sfruttata. Una scelta diversa attraverso gli svariati ioni M(II), M(III) pu? influire direttamente sulla densit? di carica interstrato. ? stata sfruttata la facilit? di preparazione (one-pot) per la sintesi della Componente1, che presenta specie intercalanti come proprie costituenti organiche, ossia l?anione cumarina-3-carbossilato 3CCA?, con assorbimento allo stato solido nell?UV a 350-370 nm ed emissione a 450 nm, e il sale di sodio della fluoresceina, con assorbimento allo stato solido a 450 nm ed emissione a 500 nm. La Componente1 possiede quindi il migliore assorbimento verso l?UV (310-370 nm), che ? responsabile per l?8% della potenza solare irradiata. L?elevata luminescenza a 614 nm, dovuta alla transizione 5D0 ? 7F2 dell?atomo di europio, garantisce un migliore assorbimento dei materiali innovativi con eterogiunzione diffusa a strati attivi a bassa banda proibita (< 2 eV), promettendo risultati sufficienti a raggiungere un?efficienza quantistica esterna superiore al 10%, dove un tale OPV in teoria assorbe di pi? (massimo assorbimento per polimeri ad assorbimento della luce allo stato dell?arte). [0096] The advantage of having a hybrid structure? that the inorganic host instills greater stability? to the temperature in the organic guest. Materials of the type of layered double hydroxides exhibit good transparency to light, so their function as dipoles in the spectrum (especially in the red emission at about 614 nm) is worth exploiting. A different choice through the various ions M(II), M(III) pu? directly affect the density? of interlayer charge. ? was the facility exploited? of preparation (one-pot) for the synthesis of Component 1, which has intercalating species as its own organic constituents, namely the coumarin-3-carboxylate anion 3CCA?, with absorption in the solid state in the UV at 350-370 nm and emission at 450 nm, and the sodium salt of fluorescein, with solid-state absorption at 450 nm and emission at 500 nm. Component1 therefore has the best absorption towards UV (310-370 nm), which is? responsible for 8% of the solar power radiated. The high luminescence at 614 nm, due to the 5D0 transition? 7F2 of the europium atom, guarantees a better absorption of innovative materials with diffused heterojunction in active layers with low bandgap (< 2 eV), promising sufficient results to reach an external quantum efficiency greater than 10%, where such an OPV in theory absorbs more? (highest absorption for state of the art light absorbing polymers).
[0097] ? stata presentata la tecnica di sintesi e caratterizzazione della ZnAlEucumarina:fluoresceina. [0097] ? the technique of synthesis and characterization of ZnAlEucumarin:fluorescein was presented.
[0098] ? possibile usare la coppia cumarina:fluoresceina negli LDH perch? l?emissione di picco della cumarina ? l?assorbanza di picco della fluoresceina, fatto che porta il massimo di emissione netta nella regione del rosso visibile, attorno a 614 nm. [0098] ? it is possible to use the couple coumarin:fluorescein in the LDH why? the peak emission of the coumarin ? the peak absorbance of fluorescein, which brings the maximum of net emission in the visible red region, around 614 nm.
[0099] ? possibile usare ioni di europio della produzione della Componente1 perch? la chelazione del ligando organico con quello dei gusci di vacanti dello ione di europio crea livelli di energia degeneri, che portano a un aumento di circa 10 volte dell?emissione nel rosso allo stato solido 5D0 ? 7F2 a 614 nm con durata di vita del decadimento nell?ordine di 4 ?sec (in confronto a una durata di vita della Componente1 di circa 0,38 ?sec). Questa migliore durata di vita ? segnale di un grosso gap di energia, o di livelli multi-energia (livelli degeneri). [0099] ? is it possible to use europium ions of the production of Component1 why? the chelation of the organic ligand with that of the europium ion vacant shells creates degenerate energy levels, leading to an approximately 10-fold increase in emission in the red solid state 5D0 ? 7F2 at 614 nm with a decay lifetime in the order of 4 ?sec (compared to a lifetime of Component1 of approximately 0.38 ?sec). This better life span ? signal of a large energy gap, or of multi-energy levels (degenerate levels).
[00100] Il nanomateriale cos? prodotto, ossia composito ibrido composto di un doppio idrossido stratificato provvisto di uno o pi? elementi lantanidi inseriti negli strati bidimensionali e uno o pi? composti organici, o acidi o sali degli stessi, intercalati tra essi, ? in forma di polvere. [00100] What is the nanomaterial? product, i.e. hybrid composite composed of a double layered hydroxide provided with one or more? lanthanide elements inserted in the two-dimensional layers and one or more? organic compounds, or acids or salts thereof, intercalated between them, ? in powder form.
[00101] Dopo aver preparato la resina polimerica come precedentemente descritto nel passaggio B), si miscela il nanomateriale nella resina polimerica. [00101] After preparing the polymer resin as previously described in step B), the nanomaterial is mixed into the polymer resin.
[00102] La miscela cos? ottenuta deve essere applicata sulla superficie del vetro fotovoltaico pulito entro 30 minuti da quando ? stato preparata, trascorsi i quali la miscela tender? a solidificarsi. [00102] What is the mixture like? obtained must be applied on the surface of the clean photovoltaic glass within 30 minutes from when? been prepared, after which the mixture will tender? to solidify.
[00103] Dalla descrizione sopra riportata appaiono evidenti i vantaggi forniti dalla pellicola della presente invenzione. [00103] From the above description the advantages provided by the film of the present invention are evident.
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| IT102021000020261A IT202100020261A1 (en) | 2021-07-29 | 2021-07-29 | Removable film to restore efficiency to existing photovoltaic solar systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT202100020261A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140174534A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Solartrack, Llc | Apparatus, systems and methods for collecting and converting solar energy |
| US20180190913A1 (en) * | 2013-03-01 | 2018-07-05 | Sumeet Kumar | Hybrid composite nanomaterial and method of preparing the same |
| CN108417658B (en) * | 2018-04-24 | 2020-04-28 | 北京化工大学 | Preparation method of spectrum conversion film and application of product |
-
2021
- 2021-07-29 IT IT102021000020261A patent/IT202100020261A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140174534A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Solartrack, Llc | Apparatus, systems and methods for collecting and converting solar energy |
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