Un team interdisciplinare di ricercatori della UC Davis e della UC Santa Cruz sta adottando un nuovo approccio all'energia solare, uno che promette di portare a una svolta tecnologica. Utilizzando nanoparticelle di germanio, silicio e altri materiali, i ricercatori sperano di produrre celle solari molto più efficienti dell'attuale stato dell'arte.

Il progetto ha recentemente ricevuto 1,5 milioni di dollari in tre anni dalla National Science Foundation.

Le celle solari convenzionali funzionano tutte secondo lo stesso principio di "un fotone in, un elettrone fuori, " disse Gergely Zimanyi, professore di fisica alla UC Davis e ricercatore principale della sovvenzione NSF. In altre parole, una particella di luce, o fotone, colpisce la cella solare e genera un elettrone per produrre una corrente elettrica.

L'efficienza (energia in uscita rispetto all'energia in entrata) di una cella solare che funziona secondo questo principio è limitata a un massimo teorico del 31 percento. Ma costruendo celle solari da nanoparticelle estremamente piccole, i ricercatori UC mirano a generare diversi elettroni per ogni fotone, aumentando l'efficienza massima tra il 42 e il 65 percento.

Il paradigma one-photon-in/multiple-electrons-out è stato dimostrato al Los Alamos National Laboratory, Zimanyi ha detto, ma il gruppo di Los Alamos non ha costruito una cella solare funzionante basata su questo paradigma. Il team UC Davis/UC Santa Cruz comprende scienziati con esperienza nella produzione di celle solari da nanoparticelle, dando speranza che il gruppo sarà in grado di costruire una cella solare perfettamente funzionante e ben ottimizzata da nanoparticelle di germanio e silicio, Egli ha detto.

I membri del team sono:Zimanyi; i professori di chimica della UC Davis Susan Kauzlarich e Delmar Larsen; Professoressa Giulia Galli, chi ha un incarico congiunto di fisica e chimica; Professor Zhaojun Bai, Dipartimento di Matematica e Informatica; Debashis Paul, professore presso il Dipartimento di Statistica; e Susan Carter, professore di fisica all'UC Santa Cruz.

La natura interdisciplinare del team è stata fondamentale per ottenere il finanziamento della proposta, Zimany ha detto. "NSF ha chiesto uno sforzo di collaborazione tra scienze dei materiali, scienze chimiche e matematiche, " Egli ha detto.

Zimanyi, Galli e Bai condurranno studi teorici e di modellistica informatica, con Paul che fornisce competenze statistiche; Il laboratorio di Kauzlarich sintetizzerà le nuove nanoparticelle, Il gruppo di Larsen li caratterizzerà e il laboratorio di Carter all'UCSC svilupperà un dispositivo funzionante. Una cella prototipo è stata già costruita prima di ottenere la sovvenzione e ha mostrato un'efficienza di circa l'8 percento, che Zimanyi ha descritto come un risultato molto incoraggiante, date le risorse limitate destinate alla sua costruzione.

Il team collaborerà con la California Solar Energy Collaborative, che ha sede alla UC Davis e guidato da Pieter Stroeve, professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali. Il team pianifica anche uno sforzo di sensibilizzazione, principalmente tramite la sua pagina web pubblica:www.solarwiki.ucdavis.edu/.