• Articolo , 9 febbraio 2011
  • La chiave per migliorare le celle di Gratzel? Dossi riflettenti

  • Per la prima volta delle strutture plasmoniche sono state applicate al solare DSSc a elettrolita solido, ottenendo come risultato un sostanziale aumento dell’efficienza

(Rinnovabili.it) – Le Celle solari di Gratzel o dye-sensitized (DSSc) hanno dalla loro dei costi di produzione notevolmente ridotti rispetto all’antesignano silicio, ma allo stato attuale risultano ancora legate al laboratorio e alla sperimentazione scientifica, alla continua ricerca dell’innovazione giusta che ne aumenti l’efficienza e dunque la competitività. Ad oggi sul mercato hanno debuttato celle di Gratzel con un’efficienza di conversione intorno all’11%, ma la presenza al loro interno di elettroliti liquidi, a causa della loro volatilità, non garantisce prestazioni costanti.
Anche i ricercatori della Stanford University stanno dando il proprio contributo alla causa: un team di ingegneri guidati dal professore Michael McGehee ha sperimentato – con buoni risultati – l’applicazione di un riflettore metallico appositamente progettato per aumentare di un buon 20% l’efficienza degli elettroliti solidi nelle celle a coloranti organici. Il materiale riflettente è composto da un film sottile d’argento con una serie nanoscopici dossi o cunette; la particolare struttura ha il compito di intrappolare una maggiore quantità di luce solare fermando all’interno quella che altrimenti sarebbe ritornata alla superficie delle celle.
“A seconda del colorante – spiega McGehee – abbiamo ottenuto un miglioramento nell’assorbimento fotonico dal 5 al 20%”.
Gli elettroliti solidi non sono efficienti come quelli liquidi ed elettroni e lacune tendono a ricombinarsi insieme con una maggiore facilità. Per evitare ciò lo strato di biossido di titanio viene assottigliato (in genere due micrometri) ma più sottili sono le celle, tanto più rapidamente la luce vi passerà attraverso senza essere assorbita. Gli sforzi dei ricercatori statunitensi si stanno pertanto concentrando su questo aspetto, ed in particolare su plasmoni, le oscillazioni degli elettroni su una superficie metallica quando eccita dalla luce.
Il riflettore messo a punto a Stanford presenta dei dossi che creano plasmoni capaci di deviare i raggi di luce in entrata di 90 gradi. In questo modo la luce si diffonde all’interno della cella, dando al colorante più tempo per assorbirla. I ricercatori hanno realizzato il loro dispositivo da parte rivestendo il vetro con un elettrodo conduttivo trasparente sul quale è stato depositato uno strato di nanoparticelle di biossido di titanio. hanno quindi utilizzato una serie di cupole in quarzo (600 nanometri di ampiezza) premute contro un film di biossido di titanio, fino a lascirvi l’impronta dei fori riempieti quindi con strati di tintura e argento. I ricercatori stanno ora cercando di creare i riflettori con rilievi di diverse dimensioni, altezze, spaziatura e modelli. Modificando questi fattori, dovrebbero essere in grado di aumentare la quantità di luce assorbita.