Il fotovoltaico è molto lontano dall'essere redditizio al momento, solo una politica di sussidi dà l'illusione che lo sia. Il potenziale di progresso, soprattutto in termini di efficienza energetica, è quindi significativo. Ecco un esempio di ricerca che cerca di migliorare questo criterio… ma a quale costo?
“All'Università di Notre Dame, nell'Indiana, un gruppo di ricercatori guidato dal dottor Prashant V. Kamat ha sviluppato celle fotovoltaiche combinando punti quantici semiconduttori di diverse dimensioni e nanotubi di TiO2 al posto dei semiconduttori convenzionali. , rendendoli molto più efficienti. Lo studio, supportato dall'Office of Basic Energy Sciences del Department of Energy è pubblicato sul Journal of the American Chemical Society.
Gli scienziati usano questi punti quantici di cadmio seleniuro di cadmio (CdSe) piuttosto che altri materiali perché hanno il vantaggio unico di assorbire determinate lunghezze d'onda della luce, a seconda delle loro dimensioni: punti quantici più piccoli lo faranno assorbono lunghezze d'onda più corte, quelle più grandi assorbiranno quelle più lunghe. Combinando diversi tipi di punti quantici con CdSe, i ricercatori possono quindi creare cellule fotosensibili che assorbono uno spettro di luce più ampio e sono quindi più efficienti. Il team ha disposto questi punti quantici in uno schema ordinato sulla superficie di una pellicola di spessore nanometrico e ha integrato nanotubi di biossido di titanio (TiO2) al loro interno. I punti quantici assorbono i fotoni e producono elettroni che vengono poi trasportati dai nanotubi e raccolti da un elettrodo, producendo così la fotocorrente.
Oltre all'assorbimento di particolari lunghezze d'onda, i ricercatori hanno notato che la dimensione dei punti quantici ha un'influenza sulle prestazioni, sperimentando quattro tipi di queste nanoparticelle (tra 2,3 e 3,7 nm di diametro, mostrano picchi di assorbimento a lunghezze d'onda comprese tra 505 e 580 nm). I punti quantici più piccoli possono convertire i fotoni in elettroni più velocemente, mentre quelli più grandi assorbono una percentuale maggiore di fotoni. I punti quantici da 3 nm di diametro offrono il miglior compromesso. Dopo lo sviluppo della prima cella fotovoltaica composta da diversi tipi di punti quantici, i ricercatori pianificano le fasi successive della loro ricerca per creare celle "arcobaleno", sovrapponendo strati di punti quantici in base alla loro dimensione: lo strato esterno, quelli più piccoli assorbono il blu e la luce rossa (lunghezza d'onda maggiore) passa attraverso questo strato per raggiungere lo strato interno costituito dai punti quantici più grandi che assorbono il rosso, creando così un gradiente d assorbimento "arcobaleno", combinando gli effetti della rapida conversione di piccoli punti quantici e un alto tasso di assorbimento di punti quantici più grandi.
Le attuali celle fotosensibili al silicio hanno un'efficienza dal 15 al 20%, il resto si perde in calore. Kamat prevede una maggiore efficienza con queste nuove tipologie di celle fotovoltaiche “arcobaleno”, che potrebbero facilmente superare il 30%. "
Fonte: Gli ES di Adit
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