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Sonochimica per celle solari ad alta efficienza

Gli scienziati finanziati dall’UE hanno ottenuto nuovi metodi per progettare la struttura elettronica della materia su nanoscala di grandezza. I risultati offrono alle nanoparticelle di semiconduttori la possibilità di essere trasformate in efficienti celle solari in grado di immagazzinare energia per un utilizzo successivo.
Sonochimica per celle solari ad alta efficienza
Nell’ambito del progetto SONO ENGINEERING (Electronic structures sono-engineering of semiconductor nanoparticles for efficient solar energy exploitation), i ricercatori hanno svolto esperimenti di sonicazione ai fini del trattamento termico, per progettare efficacemente le strutture elettroniche delle nanoparticelle dei semiconduttori colloidali.

In particolare, l’attenzione è stata posta sulla sintesi sonochimica di nanoparticelle. La sonochimica utilizza onde sonore ad alta frequenza per gestire i processi chimici, e il meccanismo che causa effetti sonochimici nei liquidi è basato sul fenomeno della cavitazione.

Utilizzando questa tecnica, gli scienziati hanno studiato ulteriormente la fisica delle bolle acustiche e soprattutto il rilascio di energia durante il relativo collasso. Il primo approccio è stato effettuato su nanoparticelle idrofile direttamente in una fase di olio per produrre piccole nanoparticelle inferiori a 100 nm. Un altro metodo è ricorso alla modificazione delle nanoparticelle di ossido di zinco tramite copolimeri, attirandole alla superficie delle bolle da cavitazione. Infine, il team ha introdotto dei tensioattivi con carica opposta in modo tale da rendere idrofobe le nanoparticelle.

Gli scienziati hanno sperimentato la sonicazione anche con nanobarre di nitruro di carbonio per la dissociazione fotoelettrochimica dell’acqua. Sebbene la sonicazione abbia dimostrato di essere in grado di influenzare la struttura elettronica, le nanobarre ingegnerizzate hanno presentato una debole fotoattività. Il team ha modificato la tecnica di sintesi delle pellicole di nitruro di carbonio grafitico, le quali vengono utilizzate come materiali per elettrodi, al fine di aumentare la conduttività. Sfruttando la forte affinità della pellicola di nitruro di carbonio grafitico al substrato di vetro con ossido di stagno drogato con fluoro, il team del progetto ha ottenuto il valore più elevato di densità di corrente fotoelettrica finora raggiunto nei dispositivi fotoelettrochimici basati su questo materiale per elettrodo.

Il progetto SONO ENGINEERING è riuscito a sfruttare le interfacce delle bolle di cavitazione per la sintesi di diversi tipi di nanomateriali, i quali spaziano dalle nanoparticelle alle capsule nanoingegnerizzate. Sono state inoltre sintetizzate capsule con proteine porose alle interfacce di cavitazione, attraverso la sonochimica. Un’ulteriore ricerca ha rivelato che le dimensioni dei pori delle proteine sono regolabili in base ad ambienti con pH differenti, indicando il loro potenziale per il carico e il rilascio di farmaci.

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Keywords

Sonochimica, celle solari, nanoparticelle di semiconduttori, SONO ENGINEERING, sonicazione, cavitazione