• Articolo Golden, 20 dicembre 2011
  • Il punto di svolta dei quantum dots

    NREL: fotovoltaico? Il 100% d’efficienza è possibile

  • Creata negli USA la prima cella solare in grado di produrre una foto-corrente con un’efficienza quantica esterna superiore al 100 per cento

(Rinnovabili.it) – Il National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha segnato un record unico nel suo genere. Lo scorso 15 dicembre 2011 i ricercatori del Colorado hanno infatti annunciato di aver creato la prima cella solare al mondo in grado di produrre più elettroni nella sua corrente dei fotoni in entrata. Grazie all’impiego di cristalli sub-microscopici di semiconduttori – chiamati anche punti quantici o “quantum dots” – con dimensioni di pochi nanometri (nm) di 10-20 nm, gli scienziati hanno raggiunto un’efficienza quantica esterna del 114%. L’efficienza quantica esterna di fotocorrente, di solito espressa in percentuale, è il numero di elettroni che scorre al secondo nel circuito esterno di una cella solare diviso per il numero di fotoni al secondo ad una specifica energia (o lunghezza d’onda) che entra nella cella.

“Nessuna delle celle solari realizzate fino ad oggi mostra un’efficienza della corrente fotonica superiore al 100 per cento ad una qualsiasi lunghezza d’onda nello spettro solare”, ha spiegato NREL in una dichiarazione stampa. “Il lavoro segna un promettente passo avanti verso lo sviluppo di celle solari di prossima generazione sia in tema di energia elettrica che di carburanti solari al fine di renderli competitivi, o addirittura meno costosi, dell’energia da combustibili fossili o nucleare”. Per ottenere questo risultato gli scienziati hanno impiegato un processo chiamato Multiple Exciton Generation (MEG), dove un singolo fotone assorbito con quantitativo sufficientemente elevato di energia è in grado di produrre più di una coppia elettrone-lacuna. I ricercatori hanno realizzato una cella fotovoltaica costituita da vetro anti-riflesso come rivestimento, un sottile strato di conduttore trasparente, uno strato di ossido di zinco nano-strutturato e uno di quantum dot in seleniuro di piombo trattato con etanditiolo e idrazina, e quindi un sottile strato superiore di elettrodi d’oro. I Punti quantici, limitando i portatori di carica all’interno dei loro piccoli volumi, possono raccogliere l’energia in eccesso che altrimenti verrebbe persa sottoforma di calore – e quindi aumentare notevolmente l’efficienza di conversione dei fotoni in energia utilizzabile.