Fotovoltaico, studiando l’efficienza del silicio esotico

Grazie ad una nuova forma di silicio si potrebbe aumentare al 42% rendimento massimo delle tradizionali celle solari

(Rinnovabili.it) – Dai uno e prendi due. Questa la nuova formula partorita dall’University of California per migliorare l’efficienza del fotovoltaico. I ricercatori statunitensi, in collaborazione con degli scienziati ungheresi, hanno avviato uno studio sull’utilizzo di una forma esotica di silicio nella produzione di celle solari. Il lavoro è partito da un‘evidenza fisica riguardante l’effetto fotoelettrico: quando un fotone colpisce un cristallo di silicio genera un elettrone carico negativamente e una lacuna caricata positivamente. Tradizionalmente le celle solari generano una coppia elettrone-lacuna per ogni fotone in arrivo, dimostrando in tal modo quella che oggi è l’efficienza teorica massima del 33% per questa tipologia tecnologica.

Come spiega Giulia Galli, professore di chimica presso l’ateneo statunitense e autrice del lavoro, l’obiettivo del team è stato quello di dimostrare, anche se solo tramite simulazioni virtuali, l’esistenza di un approccio “più redditizio” e, seguendo la formula sopracitata, determinare per ogni fotone incidente la produzione di due coppie di elttrone-lacuna. “Questo approccio è in grado di aumentare l’efficienza massima al 42 per cento, al di là di qualsiasi cella solare oggi disponibile”, ha aggiunto l’autore Stefan Wippermann. “E se venissero impiegati specchi parabolici per concentrare la luce solare su questa nuova tecnologia, l’efficienza potrebbe raggiungere anche il 70 per cento”.

Gli scienziati hanno abbandonato l’idea di usare nanoparticelle di silicio convenzionale, dal momento che questo paradigma funziona solo con la luce ultravioletta. Il team ha preferito simulare al computer il comportamento di una struttura di silicio esotico chiamato silicio BC8 ed ottenuto ad alte pressioni. Le simulazioni hanno dimostrato che le nanoparticelle di silicio BC8 effettivamente generano più coppie elettrone-lacuna per fotone quando esposto alla luce visibile.