Un semplice e veloce esperimento a microonde con l'elemento chimico comune fosforo presso la Flinders University ha aperto la prospettiva di celle solari supersottili più economiche ed efficaci.

In un mondo che ha bisogno di meno, soluzioni energetiche sostenibili, I ricercatori di nanotecnologia della Flinders University hanno prodotto scaglie di fosforene dello spessore di pochi atomi. Il fosforene è una forma 2-D di fosforo, che potrebbe non solo aumentare la capacità energetica delle popolari celle solari sensibilizzate al colorante (DSSC), ma potenzialmente eliminare la necessità del costoso componente in platino.

Fogli e scaglie di questo fosforo a pochi strati, solo pochi miliardesimi di metro di spessore, potrebbe migliorare l'efficienza di alcuni tipi di celle fotovoltaiche, afferma il team di ricerca guidato dal professor Joseph Shapter.

Le celle solari basate su nanotubi di carbonio e silicio sono promettenti come alternativa più economica e più facile da produrre alle celle in silicio cristallino. Tuttavia, una sfida con queste nuove celle solari è aumentare l'efficienza con cui convertono la luce solare in elettricità.

Un approccio consiste nell'includere uno strato di nanoscaglie ultrasottili di fosforene nella cella solare che ha tutte le proprietà giuste per renderlo adatto ad aumentare l'efficienza della cella solare. Il metodo a microonde per produrre fosforene, sviluppato alla Flinders University, comporta l'immersione del fosforo in un liquido speciale e l'esposizione alle microonde per soli 10 minuti, contrariamente ai protocolli precedenti che richiedevano 15 ore.

I risultati degli esperimenti a microonde per produrre fosforene – e la sua potenziale applicazione nell'industria solare – sono stati pubblicati sulle principali riviste chimiche internazionali Angewandte Chemie , Materiali funzionali avanzati e Piccoli metodi .

Nel primo studio, il team australiano ha usato fosforene, per fabbricare DSSC. Le celle avevano un'efficienza fotovoltaica superiore dell'8,31% che supera le costose celle a base di platino.

DSSC è un campo emergente del film sottile, celle solari semiflessibili e semitrasparenti semplici da realizzare ma limitate da componenti piuttosto costosi come platino e rutenio.

Nel secondo studio, il team ha nuovamente utilizzato il metodo a microonde rapido ed efficiente per produrre scaglie di fosforene di alta qualità e poi le ha aggiunte a celle solari in nanotubi di carbonio-silicio per mostrare un miglioramento significativo nella conversione di potenza delle celle.

"Con questi promettenti primi risultati, ulteriori studi con la tecnica a microonde e altri solventi contribuiranno a migliorare la stabilità e la durata del fosferene e ci consentiranno di esaminare modi per produrre maggiori quantità di fosforene per possibili applicazioni commerciali, afferma il co-autore Dr. Christopher Gibson, dal Flinders College of Science and Engineering.

I responsabili del progetto, il professor Shapter, Dottor Gibson, Il dott. Munkhbayar Batmunkh e la signora Munkhjargal Bat-Erdene fanno parte di un team di ricercatori del Flinders Institute for Nanoscale Science and Technology che cercano di migliorare l'efficienza delle celle solari, includendo anche un materiale più sostenibile chiamato perovskite.