Nuove celle solari fatte con strati sottilissimi e nanoblocchi risultano più efficienti

Le nuove celle solari sviluppate dagli scienziati vedono l'uso di strisce di ossido di nichel corrono perpendicolari al materiale reale per far passare gli elettroni (credito: Lutz Mühlenbein)

Nuove tipologie di celle solari fatte da sottilissimi strati e da nanoblocchi collocati in maniera molto specifica, sono state create da un gruppo di ricerca della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). Lo studio, pubblicato su Nano Letters, descrive queste nuove celle solari che come caratteristica principale hanno un livello di efficienza più elevato del normale.

Le celle solari “normali”, praticamente quelle disponibili in commercio, sono infatti basate principalmente sul silicio e, proprio per le proprietà intrinseche di questo materiale, il loro livello di efficienza non può essere aumentato in maniera indefinita, come spiega Akash Bhatnagar, un fisico del Center for Innovation Competence (ZIK) presso la MLU.
Lo scienziato, insieme ai suoi colleghi, sta studiando l’effetto denominato “effetto fotovoltaico anomalo”.
Con questo effetto non c’è bisogno di una giunzione per il passaggio della corrente nelle celle solari fatte con silicio. La stessa direzione della corrente viene guidata, a livello atomico, dalle strutture cristalline asimmetriche dei materiali corrispondenti tra cui gli ossidi, molto più facili da produrre e più resistente.

Tuttavia, per “utilizzare questi materiali e il loro effetto, sono necessarie architetture cellulari creative che rafforzino i vantaggi e compensino gli svantaggi”, come spiega Lutz Mühlenbein, l’autore principale dello studio.
Proprio per questo i ricercatori hanno ideato una nuova architettura fatta di materiali in nanocompositi. Queste strutture sono fatte da strati singoli, impilati uno sopra l’altro, di un materiale con uno spessore di pochissimi nanometri. Hanno quindi “compensato” questi singoli strati con strisce di ossido di nichel perpendicolarmente disposte.

“Le strisce fungono da corsia preferenziale per gli elettroni generati quando la luce solare viene convertita in elettricità e che dovrebbero raggiungere l’elettrodo nella cella solare”, spiega ancora Bhatnagar.
Il risultato: maggiore potenza elettrica della cella e una maggiore facilità di implementazione in quanto il materiale sembra formare da solo la struttura di cui c’è bisogno: “Non sono necessarie condizioni esterne estreme per forzarlo in questo stato”, spiega Mühlenbein.

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