Superare la barriera del rendimento energetico solare
I sistemi a energia solare, batterie di celle fotovoltaiche (FV) che raccolgono l'energia del Sole per produrre elettricità, si possono ora vedere nelle fattorie solari e sui tetti delle case in tutta Europa. Anche se la tecnologia ha compiuto dei grossi progressi negli ultimi anni, per un utilizzo realmente di massa si attende una svolta che porti a un rendimento significativamente potenziato nella conversione dell'energia e a costi considerevolmente ridotti. Uno dei modi più promettenti per incrementare il rendimento è mediante l'uso di celle solari multigiunzione a eterostrutture di materiali sovrapposti. Tuttavia, queste sono limitate dai requisiti relativi alle strutture abbinate dei reticoli cristallini tra i composti usati. Gli scienziati impegnati nel progetto AMON-RA, finanziato dall'UE, hanno compiuto notevoli progressi verso la dimostrazione di una nuova architettura della cella solare basata su nanotubi semiconduttori. Il processo di auto montaggio e crescita del nanotubo è relativamente insensibile alla variabilità della distanza tra le unità in un reticolo cristallino (misurata mediante la costante reticolare). Questo apre la porta all'uso di una varietà di nuovi materiali semiconduttori multicomponenti con diverse costanti reticolari che in precedenza erano proibiti, oltre che alla produzione su substrati di silicio, che è semplice ed efficiente in termini di costi. Un ampio lavoro di modellazione ha consentito le simulazioni di celle FV a nanotubi e il chiarimento dei meccanismi di cattura della luce da parte delle batterie di nanotubi. Gli sviluppi nella crescita dei nanotubi, nella tecnologia di lavorazione della cella FV e nelle tecniche di misurazione associate hanno prodotto la dimostrazione di una struttura FV a nanotubi con un rendimento eccezionale. Grazie alla capacità di raccogliere quantità di energia senza precedenti dallo spettro solare, lo sviluppo e l'ottimizzazione della tecnologia FV a nanotubi forniti da AMON-RA potrebbero consentire rendimenti che superano di molto qualsiasi cosa finora registrata. La fabbricazione a basso costo su substrati di silicio ridurrebbe anche i costi di produzione e quelli di investimento iniziali.
