Celle fotovoltaiche senza titanio, efficienti ed economiche

Dal progetto NANOMATCELL realizzate una serie di celle solari basate su assorbitori pancromatici inorganici e ibridi

Le celle solari a tinta sensibilizzata (DSSC) sono realizzate imitando l’assorbimento della luce della fotosintesi in natura con una tinta fotoattiva che assorbe dei fotoni e usa la loro energia per eccitare degli elettroni. Questi ultimi vengono trasferiti in uno strato nanocristallino di biossido di titanio, ma la lavorazione a temperature elevate necessaria per il titanio non è compatibile con i metodi di fabbricazione a basso costo, il che rappresenta un problema per la produzione di massa dei pannelli solari e quindi per la crescita del mercato.
Il progetto di ricerca europeo NANOMATCELL ha studiato nuovi materiali e processi che possano rappresentare un’alternativa economicamente conveniente al titanio nella fabbricazione delle celle solari, ad alta efficienza.

Obiettivo del team, si legge nel comunicato pubblicato nel sito della Commissione Europea, è “di sfruttare meglio lo spettro solare inventando nuovi materiali che permettono di produrre celle solari con efficienza di conversione di potenza elevata e nuovi semiconduttori pancromatici basati su composti e processi ecocompatibili”.

Per prima cosa il team di ricerca ha studiato “nuove strategie per la sintesi, la crescita e il drogaggio dei nanocristalli semiconduttori e nanofili. Dal momento che i coloranti hanno un ruolo importante nelle DSSC, i ricercatori hanno dovuto anche creare nuovi coloranti capaci di sfruttare in pieno una porzione più ampia dello spettro – ovvero nuovi coloranti per un maggiore assorbimento nell’intervallo del vicino infrarosso”.

Il passo successivo è stato dedicato a capire cosa fare con la luce una volta assorbita, i ricercatori hanno lavorato per migliorare l’efficienza globale delle celle solari. “Infatti, il progetto NANOMATCELL ha prodotto una serie di celle solari basate su assorbitori pancromatici inorganici e ibridi – le quali hanno tutte dimostrato migliori prestazioni e la possibilità di essere ulteriormente ottimizzate”.

I primi test hanno dato ottimi risultati, alcune celle solari hanno permesso di raggiungere efficienze straordinarie, superiori al 15 %. “In altri termini, NANOMATCELL ha fatto avanzare lo stato delle DSSC, innalzando il loro livello di efficienza in modo da consentirne un diffuso assorbimento da parte del mercato”.

Il progetto è concluso ma non il suo impatto, una ricerca pubblicata recentemente sulla rivista Nature Communications, annuncia infatti che si sta lavorando a un nuovo fotorivelatore ibrido che incorpora sia grafene che punti quantici. La combinazione di queste due tecnologie dei materiali potrebbe condurre a dispositivi veloci, efficienti ed economici, capaci di rilevamenti nelle regioni dello spettro visibile, vicino infrarosso e onde corte (SWIR) a una lunghezza d’onda di circa 3 µm.

I ricercatori ritengono che questo nuovo approccio sia compatibile con il processo di fabbricazione del silicio CMOS ad alto volume, nonché con le emergenti piattaforme elettroniche flessibili. Dato che l’attuale fotorilevamento ad alta efficienza nella regione SWIR oltre 1 µm si basa di solito su dispositivi relativamente costosi, questo risultato rompe con l’approccio tradizionale della tecnologia delle celle solari – con il vantaggio di riuscire a ridurre i costi.

Fonte cordis.europa.eu

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