• Articolo , 22 febbraio 2011
  • Molecole organiche per triplicare l’efficienza del solare Quantum Dot

  • Alla Stanford si investigano le nanostrutture per ottenere un miglioramento nelle prestazioni della tecnologia fotovoltaica

(Rinnovabili.it) – Se solo fossimo in grado di sfruttare il sole in maniera economica ed efficiente i suoi raggi ci fornirebbero più energia di quella di cui necessitiamo. Per rendere possibile tutto ciò la ricerca non conosce tregua, come dimostra il lavoro condotto alla Standford University. Nei laboratori di ingegneria chimica dell’ateneo un gruppo di scienziati ha scoperto che l’aggiunta di *un singolo strato di molecole organiche* a una cella solare in semiconduttori nanocristallini è in grado di triplicarne l’efficienza. I loro risultati, pubblicati questo mese sulla rivista ACS Nano, sono stati presentati ufficialmente al meeting annuale dell’Associazione Americana per l’Avanzamento della Scienza di Washington, DC. Le celle in questione utilizzano minuscole particelle di semiconduttori, chiamati “quantum dot” (“punti quantici”), elemento non nuovo al settore della ricerca fotovoltaica. Si tratta di dispositivi più economici da produrre rispetto a quelli tradizionali, in quanto possono essere realizzati con semplici reazioni chimiche, ma che ancora oggi non hanno mostrato grandi efficienze di conversione. Di contro presentano il grande vantaggio di non essere limitati da un livello fisso di energia da assorbire, come accade ad esempio alle celle in silicio.

I livelli energetici degli elettroni nei semiconduttori nanocristallini dipendono dalla loro dimensione – più piccolo è il quantum dot, maggiore è l’energia necessaria per eccitare gli elettroni al livello successivo. In altre parole possono essere adattati ad assorbire un certa lunghezza d’onda della luce semplicemente cambiandone la taglia ed essere impiegati, quindi, per costruire celle solari più complesse.
L’aumento d’efficienza raggiunto dal professor Stacey Bent e dal suo team è stato reso possibile tramite il rivestimento di un semiconduttore in biossido di titanio nella loro cella “quantica” con un sottilissimo strato singolo di molecole organiche auto assemblate. I ricercatori hanno scoperto che per triplicare l’efficienza non era tanto il tipo di molecola ad essere importante, quanto l’ottenere un singolo strato organico spesso meno di un nanometro, con molecole “corte”. La loro funzione sarebbe quella di tenere separati l’elettrone e il buco corrispondente una volta creatisi. Il gruppo deve ancora ottimizzare le celle solari che attualmente ha raggiunto un grado di efficienza dello 0,4 per cento.