Fotovoltaico a punti quantici, più potente ed ecologico
(Rinnovabili.it) – Le celle solari in silicio multicristallino sono oggi i leader del mercato fotovoltaico. Nonostante questo semiconduttore sia costoso e il processo di raffinazione altamente tossico, non hanno ancora una soluzione commerciale in grado di tenergli testa su larga scala. Tra le alternative in fase di sviluppo, però ci sono tecnologie molto più promettenti e soprattutto più rispettose dell’ambiente. Una di queste è il fotovoltaico a punti quantici (quantum dots) realizzate in biossido di titanio (TiO2). Un gruppo di scienziati della Queensland University of Technology, in Australia, guidati dal professor Ziqi Sun ha messo mano alla struttura di questa tipologia di celle per massimizzare la produzione energetica. E il risultato finale supera l’efficienza delle silicio policristallino.
“Il biossido di titanio è un’alternativa rispettosa dell’ambiente e più sicura da produrre”, afferma il professor Sun. “È anche abbondante nella crosta terrestre: ci sono molti vantaggi rispetto al silicio”.
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Il fotovoltaico a punti quantici impiega piccolissime particelle semiconduttrici che possiedono intervalli di banda regolabili su una vasta gamma di livelli di energia semplicemente cambiando le loro dimensioni. Il loro compito è quello di catturare i fotoni e passarli attraverso uno strato di nanocristalli di TiO2, che genera una corrente elettrica. Tuttavia i tradizionali dispositivi fotovoltaici con quantum dots non sono molto efficienti: la resa media in laboratorio è di circa l’11 per cento (percentuale di luce incidente che viene convertita in elettricità). Il problema è che molti elettroni non riescono ad attraversare lo strato di TiO2 e rimangono intrappolati o “persi” nei minuscoli spazi, o interfacce, tra i nanocristalli. “Sapevamo che se fossimo riusciti a rimuovere questa interfaccia disordinata, avremmo potuto migliorare l’efficienza”.
Il gruppo di scienziati è riuscito a risolvere il problema grazie alla realizzazione di un nuovo design a nanofili che elimina l’interfaccia all’interno della banda TiO2 , in quanto composto da un singolo strato di biossido di titanio rivestito con con punti quantici. “Ciò significa che un numero maggiore di elettroni può contribuire a generare una corrente elettrica più potente”, chiarisce Sun. “Abbiamo registrato un’efficienza del 24% dal dispositivo”.