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Grafene “dopato” aumenta le prestazioni per il fotovoltaico

Scritto da Redazione di Gaianews.it il 25.05.2012

Grafene

I ricercatori dell’Università della Florida sostengono di aver creato una cella fotovoltaica al grafene che aumenterebbe enormemente le potenzialità dei pannelli fotovoltaici.

Nell’edizione on-line di Nano Letters i ricercatori hanno spiegato che il loro grafene “dopato” può raggiungere un’efficienza dell’8,6 per cento contro quella sperimentata finora del 2,9 per cento. Il segreto di questa nuova formula sta nel trattamento con trifluorometansulfonil-ammide o TFSA.

Sul grafene c’è molta aspettativa nel campo del fotovoltaico come potenziale sostituto del silicio: questo materiale infatti è stato sovrasfruttato e rischia di terminare. Inoltre il silicio siccome la tecnologia procede a grandi passi potrebbe non essere più all’altezza delle prestazioni richieste.

“Il composto chimico rende il film di grafene più conduttivo e aumenta il potenziale di campo elettrico all’interno della cellula”, ha detto Xiaochang Miao, uno studente laureato nel dipartimento di fisica. Ciò rende le celle più efficienti nel convertire la luce solare in energia elettrica. E a differenza di altri composti chimici che sono stati provate in passato, il TFSA è stabile e i suoi effetti sono di lunga durata.

La cella solare che Miao e i suoi collaboratori hanno creato in laboratorio è di 5mm quadrati ed incorniciata in oro. La cella, un wafer di silicio rivestito con un monostrato di grafene, è il luogo in cui avviene la magia.

Il grafene e il silicio, quando si incontrano, formano un bivio in cui gli elettroni possono andare in una sola direzione e che, quando illuminati con la luce, funge da zona di potenza di conversione per un’intera classe di celle solari. Queste giunzioni sono comunemente formate da una stratifica di metallo su un semiconduttore. Ma i ricercatori del UF Nanoscience Institute for Medical Technologies and Engineering hanno scoperto nel 2011 che il grafene, un semi-metallo, era un sostituto adatto per il metallo nella creazione della giunzione.

“Il grafene, a differenza dei metalli convenzionali, è trasparente e flessibile, quindi ha un grande potenziale per diventare una componente importante nel tipo di celle solari speriamo di vedere incorporati nella costruzione di esterni e di altri materiali in futuro,” ha detto Arthur Hebard, insigne professore di fisica presso la UF e co-autore dello studio. “Mostrare che la sua capacità di trasformazione può essere migliorata da tale semplice trattamento fa ben sperare per il suo futuro.”

Secondo i ricercatori, se si riuscissero a tenere bassi i costi di produzione, e si riuscisse ad arrivare ad una efficienza del 10%, le celle al grafene potrebbero diventare concorrenziali nel mercato del fotovoltaico.

Il prototipo di cella solare creato in laboratorio UF è stato costruito su una base rigida di silicio, che non è considerato un materiale economico per la produzione di massa. Ma Hebard ha detto che vede reali possibilità di combinare l’uso del grafene chimicamente modificato con sibstrati meno costosi e più flessibili, come i fogli polimerici attualmente in fase di sviluppo nei laboratori di ricerca in tutto il mondo.

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