Energia solare, punti quantici, nanotubi e leghe bulk per sfruttarla meglio

Nuovi materiali e dispositivi per un’efficienza di conversione dell’energia solare senza precedenti

[19 ottobre 2015]

Globasol

Il progetto Global solar spectrum harvesting through highly efficient photovoltaic and thermoelectric integrated cells (GLOBASOL), finanziato dall’Unione europea e capitanato dal Centro  Nano-SiSTeMI  (NanoScienze e Sviluppo Tecnologico di Materiali Innovativi), dell’Università del Piemonte Orientale, sta sviluppando nuovi concetti di gestione della luce e materiali per raccogliere una grande parte dello spettro solare e trasformarlo in energia solare. Dei nuovi dispositivi FV-termoelettrici (TE) trasformeranno in maniera efficiente la luce in elettricità.
Nel suo speciale dedicato al potere dei nanofili, il bollettino scientifico dell’Ue Cordis spiega che «Le celle solari mesoscopiche sensibilizzate (SMSC) che utilizzano coloranti organici e organometallici pancromatici assieme a elettroliti quasi-solidi raccoglieranno le radiazioni con lunghezza d’onda breve (fino a 750 nm). Le radiazioni nella gamma compresa tra 750 e 1 100 nm verranno raccolte da SMSC basate su punti quantici. Delle strutture rivoluzionarie della banda fotonica proibita dovrebbero amplificare l’assorbimento di fotoni rossi e vicini all’infrarosso da parte delle SMSC. Essendo inoltre trasparenti ai fotoni a energia inferiore, questi sistemi possono essere usati come celle superiori in disposizioni tandem per raccogliere una grande frazione dell’emissione solare».

Ecco come funzioneranno i nuovi dispositivi fotovoltaici- termoelettrici: «Le radiazioni a lunghezza d’onda lunga (oltre i 1 100 nm) verranno sfruttate dai dispositivi TE. In particolare, il progetto svilupperà nuovi materiali basati su punti quantici assemblati, nanotubi o leghe bulk, con elevate figure di merito nell’intervallo di temperature compreso tra 500 e 700 Kelvin».

Per separare in maniera efficiente le lunghezze d’onda della luce e aumentare le prestazioni del dispositivo TE, gli scienziati stanno esaminando delle architetture tandem delle celle o dispositivi ottici idonei, lenti di concentrazione o specchi. Fino ad ora  hanno scoperto dei materiali promettenti per l’innovativa cella ibrida tandem e per il dispositivo TE. L’attenzione si è concentrata sulla preparazione di perovskiti organiche-inorganiche per celle solari in perovskite.

A GLOBASOL sono convinti di poter ottenere  «efficienze di conversione complessive del sistema pari circa al 30 %, che sono superiori ai limiti attuali. Entro la fine del progetto, un prototipo per la prova di concetto dovrebbe comprovare gli innovativi dispositivi di GLOBASOL».