"Allungando” un sottile cristallo, un team di scienziati ha ottenuto un semiconduttore con un gap di banda variabile
(Rinnovabili.it) – Celle solari in grado di assorbire quanta più energia possibile sono il sogno del settore fotovoltaico. Ora un gruppo di scienziati di Stanford potrebbe aver trovato il modo di ampliare lo spettro solare che una cella è in grado di catturare usando un solo materiale: il molibdeno disolfuro (MoS2). Questo cristallo naturale, in sé per sé, non rappresenta una novità: il materiale è già utilizzato a livello industriale come catalizzatore o lubrificante. Tuttavia l’ingegnere meccanico Xiaolin Zheng e il fisico Hari Manoharan sono riusciti a dimostrare come il MoS2 possa, all’occorrenza, trasformarsi in un semiconduttore con un gap di banda variabile.
Normalmente ad ogni semiconduttore è associata una lunghezza d’onda caratteristica, il cui valore stabilisce il limite della sua fotosensibilità: materiali come il silicio, l’arseniuro di gallio o il germanio possiedono ciascuno un unico gap di banda che ne determina pertanto le prestazioni.
Il reticolo cristallino del MoS2 è un monostrato costituito da atomi di molibdeno e zolfo uniti fra loro. “Da un punto di vista di ingegneria meccanico, il monostrato di MoS2 è affascinante perché il suo reticolo può essere notevolmente allungato senza che si rompa“, spiega Zheng.
Allungando il reticolo, i ricercatori di Stanford sono stati in grado di spostare gli atomi all’interno dello strato, determinando di conseguenza anche cambiamenti nell’energia necessaria per spostare gli elettroni dalla loro banda. “Con un unico materiale semiconduttore atomicamente sottile, siamo in grado di ottenere una vasta gamma di gap di banda”, ha aggiunto Manoharan. “Siamo convinti che questo avrà ampie ripercussioni nel settore dell’energia solare e di altri dispositivi elettronici”. I membri del team credono che questo esperimento ponga le basi non solo per un fotovoltaico in molibdeno più efficiente, ma anche per ulteriori innovazioni su cristalli artificiali.
“Una delle cose più interessanti del nostro processo è che è scalabile”, ha spiegato Zheng. “E dal punto di vista industriale il MoS2 può essere prodotto a buon mercato”. Sarà interessante vedere quali saranno gli sviluppi futuri.
