Fotovoltaico: luce compressa per celle al grafene più efficienti

Uno studio Cnr rivela per la prima volta che un impulso luminoso brevissimo moltiplica ‘a cascata’ gli elettroni, aumentando le potenzialità fotovoltaiche del grafene

(Rinnovabili.it) – E’ il materiale simbolo del XXI secolo, è al centro di intensi programmi di ricerca e promette di rivoluzione più di un settore tecnologico. Parliamo del grafene, strato monoatomico di atomi di carbonio che nel 2010 ha fatto meritare il Nobel ai due fisici che lo hanno scoperto. Tra i molteplici impieghi oggi oggetto di studio non poteva mancare quello fotovoltaico. In questo campo quello che da molti è già stato definito come il materiale delle meraviglie ha dimostrato di poter essere alla base di una nuova generazione di celle solari, molto più sottili, flessibili e meno costose di quelle attuali. Ora un team di ricercatori dell‘Istituto nanoscienze (Nano-Cnr) e dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche ha osservato per la prima volta un fenomeno che potrebbe essere sfruttato per aumentare l’efficienza di celle solari a base di grafene.

In collaborazione con Politecnico di Milano, Scuola normale superiore e Università di Cambridge e Manchester, gli scienziati hanno sperimentato gli effetti degli impulsi luminosi  di “brevissima durata”, scoprendo così che i fotoni incidenti sono in grado di innescare in questo materiale un processo di moltiplicazione a cascata degli elettroni.

“Un fenomeno noto come ‘carrier multiplication’, grazie al quale, per ciascun fotone assorbito dal grafene, più elettroni si mettono in moto e incrementano la corrente elettrica”, spiega Marco Polini di Nano-Cnr di Pisa. “La possibilità di innescare questo fenomeno potrebbe migliorare le prestazioni delle tecnologie fotovoltaiche e dei dispositivi optoelettronici in termini di efficienza, robustezza, risparmio energetico”. “La moltiplicazione di carica è estremamente difficile da rilevare poiché dura appena un centinaio di femtosecondi, meno di un milionesimo di milionesimo di secondo!”, aggiunge Giulio Cerullo di Ifn-Cnr e Politecnico di Milano. “Per studiare effetti fisici su scale temporali così brevi servono impulsi luminosi altrettanto brevi, che siamo stati in grado di ottenere con tecniche di spettroscopia ultra-veloce capaci di ‘comprimere’ la luce. Il nostro esperimento rappresenta al momento l’evidenza sperimentale più chiara del fenomeno nel grafene”.