Una nuova generazione di celle solari
Una direttiva parlamentare dell’Unione europea stabilisce che, entro il 2020, il 20 % dell’energia consumata nell’UE deve far parte delle energie rinnovabili. A sostegno di questo obiettivo, vi è un urgente bisogno di rafforzare gli sforzi scientifici nel campo delle energie rinnovabili. Nella ricerca di celle solari ad alte prestazioni e a basso costo, i nanocristalli colloidali di semiconduttori sono in prima linea. Queste particelle cristalline di dimensioni nanometriche sono elettricamente conduttive e vantano varie proprietà che le rendono insolite e promettenti ai fini dell’applicazione nelle celle solari. Queste proprietà comprendono un assorbimento di energia controllabile, un grosso potenziale di assorbimento e un’elevata stabilità in risposta alla luce. Tuttavia, molti sistemi allo stato dell’arte che utilizzano nanocristalli, destinati all’uso nelle celle fotovoltaiche, contengono materiali tossici o elementi rari. È importante sviluppare nuovi sistemi basati su elementi ecocompatibili e abbondanti in natura, con forti proprietà di assorbimento. L’iniziativa SUNLIGHT (Solution-processed nanocrystal photovoltaics from environmentally benign and earth-abundant elements), finanziata dall’UE, ha ottimizzato la sintesi di due nuovi nanocristalli colloidali semiconduttori candidati e ha sviluppato la loro applicazione nelle celle fotovoltaiche. I ricercatori del progetto hanno fatto questo identificando per prima cosa alcuni potenziali candidati per i sistemi di nanocristalli. I materiali candidati sono stati selezionati in base a bassi costi delle materie prime, elevati coefficienti di assorbimento e altre proprietà rilevanti. Gli scienziati hanno quindi sviluppato dei metodi per sintetizzare due di questi materiali candidati e hanno ottimizzato la loro applicazione all’interno delle celle fotovoltaiche. In base ai risultati relativi alla sintesi e alle prestazioni dei dispositivi, sono stati selezionati due sistemi di nanocristalli su cui lavorare. Le proprietà fisiche e chimiche dei nanocristalli semiconduttori dipendono dalla loro composizione, forma, struttura e chimica di superficie. Pertanto, i ricercatori del progetto SUNLIGHT hanno studiato l’effetto di tali variabili sulle proprietà dei nanocristalli semiconduttori. Con lo sviluppo di celle solari basate su questi nuovi nanocristalli, l’iniziativa ha acquisito una comprensione fondamentale su diversi nanocristalli colloidali semiconduttori. In questo modo, si contribuisce inoltre a spiegare il modo in cui le proprietà di superficie possono influire sull’applicazione dei nanocristalli semiconduttori nelle celle fotovoltaiche. I risultati dell’iniziativa SUNLIGHT offrono nuovi metodi di ricerca per migliorare le prestazioni delle celle solari mediante l’applicazione di nanocristalli colloidali ecocompatibili.
Parole chiave
Celle solari, nanocristalli colloidali di semiconduttori, energia solare, celle fotovoltaiche, SUNLIGHT
