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Celle solari: la soluzione nello spin degli elettroni

Scritto da Redazione di Gaianews.it il 08.08.2013

Si chiamano celle solari organiche, una nuova classe di celle solari che imita il processo naturale di fotosintesi delle piante e che potrebbero rivoluzionare le energie rinnovabili, ma al momento non hanno ancora un’efficienza sufficiente per competere con le celle di silicio commerciali più costose.

Crediti: Dr. Akshay Rao

Crediti: Dr. Akshay Rao

Attualmente, le celle solari organiche possono raggiungere fino al 12 per cento dell’efficienza nel trasformare la luce in elettricità, rispetto al 20 – 25 per cento delle celle a base di silicio.

Ora, i ricercatori hanno scoperto che manipolando lo spin degli elettroni in queste celle solari si migliorano notevolmente le prestazioni, fornendo un passo avanti fondamentale nella ricerca di tecnologie a basso costo e ad alte prestazioni per l’energia solare.

Lo studio, condotto dai ricercatori delle Università di Cambridge e di Washington, è pubblicato oggi sulla rivista Nature.

Le celle solari organiche replicano la fotosintesi utilizzando molecole di grandi dimensioni, a base di carbonio per raccogliere la luce solare al posto dei semiconduttori inorganici utilizzati nelle celle solari commerciali, a base di silicio. Queste cellule organiche possono essere molto sottili, leggere e altamente flessibili, consentendo processi di produzione molto più veloci e più economici rispetto alle celle solari attuali.

La difficoltà più grande per gli scienziati, fino ad ora, è stata però capire perché alcune delle molecole funzionano inaspettatamente bene, mentre altre no.

I ricercatori del Cavendish Laboratory di Cambridge tracciando il movimento e l’interazione degli elettroni in queste cellule, hanno scoperto che le differenze di prestazione tra i materiali potrebbero dipendere dallo spin degli elettroni, una loro proprietà quantistica legata al momento angolare.

I ricercatori hanno scoperto che disponendo gli spin degli elettroni in un modo specifico, possono bloccare la ‘ricombinazione’ ( un fenomeno per cui gli elettroni perdono la loro eccitazione) e aumentare così la corrente dalla cella.

“Questa scoperta è molto emozionante, perché possiamo sfruttare la fisica  per migliorare le celle solari, qualcosa che prima non pensavamo fosse possibile. Presto vedremo materiali e celle solari che usano questi principi” , ha detto il dottor Akshay Rao, ricercatore del Cavendish Laboratory and Corpus Christi College, di Cambridge, che conducono lo studio con i colleghi Philip Chow e il dottor Simon Gélinas.

Secondo i ricercatori questa scoperta potrebbe condurre a realizzare il sogno della grande distribuzione delle celle solari, permettendo una produzione a basso costo e alta efficienza. Inoltre la scoperta potrebbe portare alla realizzazione di display per telefoni cellulari e televisori più efficienti.

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