Fotovoltaico più efficiente grazie ai nanocristalli

La possibilità di realizzare dispositivi fotovoltaici a basso costo e ad alta efficienza rappresenta da anni uno dei traguardi più importanti e ambiziosi per la moderna ricerca scientifica.
Un gruppo di ricercatori dell'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, il Dr. Marco Govoni, il Dr. Ivan Marri e il Prof. Stefano Ossicini del Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria, Dipartimento di Fisica, Centro Interdipartimentale En&Tech e Istituto Nanoscienze del CNR, ha recentemente dimostrato come, sfruttando la natura quantistica dell'interazione tra nanocristalli di silicio, sia possibile aumentare l'efficienza dei processi di fotoconversione nei dispositivi fotovoltaici. I risultati di tale studio, che apre nuove ed interessanti prospettive nell'impiego del silicio nanostrutturato per convertire la radiazione solare in corrente elettrica, sono stati pubblicati nel numero di Ottobre di Nature Photonics, una delle riviste scientifiche internazionali più prestigiose nel settore della fotonica e dell'ottica quantistica. "Il silicio è uno degli elementi più abbondanti sulla crosta terrestre", commenta il Prof. Stefano Ossicini "e il suo impiego nella realizzazione di dispositivi fotovoltaici è di fondamentale importanza per garantire uno sviluppo sostenibile. Si prevede che il fotovoltaico possa garantire alle prossime generazioni un'energia sicura e pulita". L'aumento dell'efficienza energetica di tali dispositivi passa per lo sviluppo di nuove strategie fotovoltaiche e, come sottolineano i ricercatori Marco Govoni ed Ivan Marri, "le nostre simulazioni mostrano la possibilità di sfruttare l'interazione tra elementi nanostrutturati di silicio per sviluppare nuove celle fotovoltaiche di terza generazione a basso costo ed alto rendimento" . "I nostri risultati teorici dimostrano come l'impiego di sistemi ad alta densità di nanostrutture di silicio, cioè di sistemi costituiti da elementi di dimensioni milioni di volte più piccole del diametro di un capello, posti tra loro a distanze inferiori al nanometro, permetta di aumentare il numero di cariche generate per singolo fotone assorbito e conseguentemente di migliorare le prestazioni del dispositivo solare".
"E' un risultato estremamente importante", afferma il Prof. Stefano Ossicini, "anche perché ottenuto da un gruppo di ricerca tutto made in Italy, confermando l'alta qualità della ricerca italiana nel campo della fisica della materia condensata. Non a caso il Dr. Marco Govoni sarà presto attivo presso la University of California Davis, una delle università più importanti degli Stati Uniti, dimostrando l'alta richiesta di ricercatori italiani all'estero".
L'Unione Europea ha finanziato questo studio attraverso il progetto di ricerca multinazionale del VII programma quadro, NASCENT (Silicon Nanodots for Solar Cell Tandem).
Le simulazioni numeriche necessarie per ottenere i risultati pubblicati sono state effettuate presso il centro di calcolo italiano CINECA e si sono avvalse dell'iniziativa ISCRA (Italian SuperComputing Resource Allocation).