Un nuovo materiale promettente per il fotoanodo delle batterie solari
(Rinnovabili.it) – Cosa succede quando due tecnologie chiave della transizione energetica vengono “fuse assieme”? È quello che teoricamente avviene nelle batterie solari, sistemi elettrochimici capaci di immagazzinare direttamente l’energia del sole. Nella loro forma più semplice questi dispositivi sono costituiti da tre stati distinti. Il fotoanodo che permette di assorbire i fotoni e accumulare gli elettroni generati, lo strato di trasporto delle lacune, che funziona anche da separatore interno tra i due elettrodi, e il catodo che “raccoglie” le lacune e funziona in sola direzione per evitare l’autoscarica.
Gli ultimi progressi in questo campo di ricerca arrivano da uno studio congiunto dell’Università di Cordoba, in Spagna, e il Max Planck Institute for Solid State Research, in Germania. Il team di scienziati ha compiuto notevoli progressi nella progettazione di batterie solari grazie all’impiego di un nuovo materiale per l’anodo. Si tratta di un composto del nitruro di carbonio 2D, materiale abbondante, non tossico e facilmente sintetizzabile.
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L’accumulo a batteria e il fotovoltaico si uniscono
“Nel gruppo della professoressa Bettina V. Lotsch, al Max Planck Institute, erano riusciti a sintetizzare un materiale in grado di assorbire la luce e immagazzinare quell’energia per un uso successivo su richiesta”, spiega Alberto Jiménez-Solano, fisico dell’Università di Cordoba e co-autore, “Quindi ci è venuto in mente di usarlo per creare una batteria solare”.
Per fare ciò, i ricercatori hanno dovuto prima trovare un modo per depositare un sottile strato di quel materiale [poli (eptazina immide) di potassio nitruro di carbonio 2D], creando una struttura stabile su cui fabbricare un dispositivo fotovoltaico. La struttura del dispositivo è costituita da “un vetro ad alta trasparenza, che ha un rivestimento conduttivo trasparente, e una serie di strati di materiali semitrasparenti (con diverse funzionalità), e un altro vetro conduttivo che chiude il circuito“, afferma la ricerca.
Si tratta essenzialmente di una sorta di sandwich composto da vari strati i cui spessori sono stati studiati per massimizzare sia il livello di assorbimento che di immagazzinamento della luce. In questo caso il sistema proposto può assorbire la luce su entrambi i lati poiché è semitrasparente. La nuova batteria solare sarebbe caratterizzata da una grande versatilità, in quanto permetterebbe sia di ottenere una grande corrente una tantum (come quella necessaria per il flash fotografico), sia una corrente più piccola, che potrebbe essere sostenuta nel tempo (come quella necessaria per un cellulare).
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Advanced Energy Materials (testo in inglese).