Le celle solari sono una tecnologia chiave nella spinta verso una produzione di energia più pulita. Sfortunatamente, la tecnologia solare non è ancora economicamente competitiva e il costo delle celle solari deve essere ridotto. Un modo per superare questo problema è ridurre la quantità di materiale semiconduttore costoso utilizzato, ma le celle solari a film sottile tendono ad avere prestazioni inferiori rispetto alle celle solari convenzionali.

Yuriy Akimov e Wee Shing Koh dell'A*STAR Institute of High Performance Computing (Singapore) hanno ora migliorato l'efficienza di conversione della luce delle celle solari a film sottile depositando particelle di alluminio sulla superficie delle celle.

Le nanoparticelle metalliche possono dirigere meglio la luce nella cella solare e impedire la fuoriuscita della luce. Nelle celle solari convenzionali a "film spesso", le nanoparticelle avrebbero poco effetto perché tutta la luce viene assorbita dal film a causa del suo spessore. Per film sottili, però, le nanoparticelle possono fare una grande differenza. La loro diffusione aumenta la durata della permanenza della luce nel film, portando l'assorbimento totale della luce ad un livello paragonabile a quello delle celle solari convenzionali. “La strategia ci consente di ridurre di più volte i costi di produzione delle celle solari e rende il fotovoltaico più competitivo rispetto ad altre forme di generazione di energia, "dice Akimov.

I ricercatori hanno modellato l'efficienza di assorbimento della luce delle celle solari per vari materiali e dimensioni di nanoparticelle. In particolare, hanno confrontato le proprietà dell'argento rispetto alle nanoparticelle di alluminio. Nella maggior parte degli studi sull'argomento, sono state preferite le particelle d'argento. Questi hanno risonanze ottiche nella parte visibile dello spettro che sono ancora migliori nel focalizzare la luce nella cella solare. Sfortunatamente, c'è un compromesso:le risonanze ottiche causano anche l'assorbimento della luce da parte delle nanoparticelle, il che significa che la cella solare è meno efficiente.

Nel caso dell'argento, questa risonanza è proprio nella parte fondamentale dello spettro solare, in modo che l'assorbimento della luce sia considerevole. Ma non così per le nanoparticelle di alluminio, dove queste risonanze sono al di fuori della parte importante dello spettro solare. Per di più, le particelle di alluminio gestiscono bene l'ossidazione e le loro proprietà cambiano poco con variazioni di forma e dimensione. E, cosa più importante, le loro proprietà di dispersione sono robuste rispetto alle nanoparticelle d'argento. “Abbiamo scoperto che le nanoparticelle fatte di alluminio hanno prestazioni migliori di quelle fatte di altri metalli nel migliorare l'intrappolamento della luce nelle celle solari a film sottile, "dice Akimov. "Crediamo che le particelle di alluminio possano aiutare a rendere commercialmente praticabili le celle solari a film sottile".