Celle fotovoltaiche alto rendimento con nanocompositi

Celle fotovoltaiche alto rendimento con nanocompositi

Ottenute con esperimento pratico delle celle fotovoltaiche ad alto rendimento con nanocompositi. Sfruttano quello che viene chiamato “effetto fotovoltaico anomalo” che si ottiene in alcuni materiali.

La maggior parte delle celle solari in commercio sono realizzate in silicio che non può aumentare l’efficienza indefinitamente.

Il dott. Akash Bhatnagar, fisico del Center for Innovation Competence (ZIK) “SiLi-nano” presso MLU, insieme al suo gruppo di ricerca, sta studiando come usando degli ossidi si può avere l’effetto fotovoltaico anomalo dato dalla loro struttura cristallina asimmetrica.

Gli ossidi sono materiali con diversi vantaggi: facili da produrre, ecosostenibili e più durevoli.

Lo svantaggio è il ridotto assorbimento della luce e la resistenza elettrica elevata.

“Per utilizzare questi materiali e il loro effetto, sono necessarie architetture cellulari creative che rafforzino i vantaggi e compensino gli svantaggi”, spiega Lutz Mühlenbein, autore principale dello studio.

Per ovviare al problema i fisici hanno introdotto una nuova architettura cellulare, un cosiddetto nanocomposito. Con l’aiuto del team della Bergakademie Freiberg, del Leibniz Institute of Surface Modification di Lipsia e della Banaras Hindu University in India, hanno portato avanti il loro esperimento.

Esperimento con ossido di nichel

Il gruppo di ricercatori ha impilato singoli strati di un materiale tipico di soli pochi nanometri di spessore uno sopra l’altro e li hanno compensati con strisce di ossido di nichel che correvano perpendicolarmente. “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 Bhatnagar.

La nuova architettura ha effettivamente aumentato la potenza elettrica della cella di un fattore cinque. Un altro vantaggio del nuovo metodo è che è molto facile da implementare. “Il materiale forma da solo questa struttura desiderata. Non sono necessarie condizioni esterne estreme per forzarlo in questo stato”, afferma Mühlenbein.

Ora che il primo studio ha dato risultati di fattibilità, si potrà applicare anche ad alti materiali. Inoltre si dovrà capire come far produrre su scala industriale questo tipo di celle solari.

(Riferimenti: Tiny 3D structures enhance solar cell efficiency)

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