Fare meglio con meno. Questa è la sfida che i ricercatori del Politecnico federale di Losanna (EPFL) si sono posti, sostenuto dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica e dall'Ufficio federale dell'energia. La loro specialità:produrre celle solari mille volte più sottili delle celle convenzionali. Al fine di aumentare la produzione delle cellule, hanno sviluppato una nuova tecnica di nanopatterning.

Anche se il silicio è uno degli elementi più abbondanti, l'energia necessaria per produrre silicio dalla sabbia è immensa. È per questo motivo, ma anche per ridurre i costi di produzione, che il professor Christophe Ballif e il suo team del laboratorio di elettronica fotovoltaica e a film sottile dell'EPFL hanno lavorato per diversi anni su celle solari di silicio a film sottile che sono mille volte più sottili delle celle convenzionali.

C'è solo un problema:più sottili sono le cellule, meno assorbono i raggi del sole e meno elettricità producono. Quindi i ricercatori stanno cercando di intrappolare la luce nei sottili strati di silicio per aumentarne l'assorbimento. Tradizionalmente, sottili strati di ossido di zinco, un materiale molto abbondante, completamente atossico, e che cresce sotto forma di piccoli cristalli a forma di piramide, sono usati per questo scopo. Questi cristalli diffondono la luce in modo efficiente nello strato di silicio sottostante. Con tali strati di ossido di zinco, persino un nuovo record mondiale di efficienza delle celle è stato raggiunto.

Ridurre i costi

Ma gli scienziati stanno cercando di battere questo record. “È difficile modificare la naturale forma piramidale di questi cristalli per ottenere una diffusione della luce ancora migliore, ” spiega il ricercatore Corsin Battaglia, “così abbiamo avuto l'idea di forzare i cristalli a crescere su un supporto diverso, uno stampo rovesciato con la struttura desiderata”. L'idea è tanto geniale quanto semplice. Una volta che il sottile strato di ossido di zinco si è depositato sullo stampo non resta che “sformarlo” come faresti con una tarte tatin, ad esempio, per ottenere un film con la struttura desiderata.

Questa procedura, descritto nell'edizione di settembre della rivista Nature Photonics, non solo aumenta la quantità di luce intrappolata, aumentando così la produzione, ma ha anche il potenziale per ridurre il costo delle celle a causa della sua compatibilità con la produzione di massa. Si tratta di argomenti interessanti in un momento in cui il fotovoltaico cerca di produrre energia elettrica a un prezzo inferiore rispetto all'attuale prezzo di rete.