Una nuova ricerca degli scienziati dell'Università di Yale aiuta a spianare la strada alla prossima generazione di celle solari, una tecnologia di energia rinnovabile che converte direttamente l'energia solare in elettricità.

In un paio di articoli recenti, Gli ingegneri di Yale segnalano un modo nuovo ed economico per migliorare l'efficienza delle celle solari in silicio cristallino attraverso l'applicazione di sottili, pellicole lisce di nanotubi di carbonio. Questi film potrebbero essere usati per produrre celle solari ibride carbonio/silicio con un'efficienza di conversione dell'energia molto maggiore rispetto a quanto riportato finora in questo sistema.

"Il nostro approccio unisce l'economicità e le eccellenti proprietà elettriche e ottiche di nuovi nanomateriali con tecnologie di celle solari al silicio ad alta efficienza, " ha detto André D. Taylor, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale a Yale e ricercatore principale della ricerca.

I ricercatori hanno riportato il loro lavoro in due articoli pubblicati a dicembre, uno sul diario Scienze energetiche e ambientali e uno in Nano lettere . Mark A. Reed, professore di ingegneria elettrica e fisica applicata a Yale, è anche un investigatore principale.

Silicio, un elemento abbondante, è un materiale ideale per le celle solari perché le sue proprietà ottiche lo rendono un convertitore di energia intrinsecamente efficiente. Ma l'alto costo della lavorazione del silicio monocristallino a temperature necessariamente elevate ha ostacolato la commercializzazione diffusa.

Le celle solari organiche, un'alternativa esistente alle celle solari in silicio cristallino ad alto costo, consentono di lavorazione a temperatura ambiente e costi inferiori, ricercatori hanno detto, ma hanno una bassa efficienza di conversione della potenza.

Invece di utilizzare solo sostituti organici, il team di Yale ha applicato sottile, pellicole lisce di nanotubi di carbonio con conduttanza superiore e proprietà ottiche sulla superficie del silicio monocristallino per creare un'architettura di celle solari ibride. Per farlo, hanno sviluppato un metodo chiamato scorrimento superacido.

Come riportato sui giornali, l'approccio consente loro di sfruttare le proprietà fotovoltaiche desiderabili del silicio monocristallino attraverso un più semplice, bassa temperatura, processo a basso costo. Consente un elevato assorbimento della luce e un'elevata conduttività elettrica.

"Questo è sorprendente, poiché suggerisce che le proprietà fotovoltaiche superiori del silicio monocristallino possono essere realizzate con un semplice, processo a bassa temperatura, " disse Xiaokai Li, uno studente di dottorato nel laboratorio di Taylor e un autore principale su entrambi i documenti. "Il segreto sta nella disposizione e nell'assemblaggio di questi film sottili di nanotubi di carbonio, "

Nei lavori precedenti, Lo scienziato di Yale ha sviluppato con successo un film sottile composito di nanotubi di carbonio che potrebbe essere utilizzato nelle celle a combustibile e nelle batterie agli ioni di litio. La recente ricerca suggerisce come estendere l'applicazione del film alle celle solari ottimizzandone la scorrevolezza e la durata.

"L'ottimizzazione di questa interfaccia potrebbe anche fungere da piattaforma per molti dispositivi a celle solari di prossima generazione, inclusi nanotubi/polimeri di carbonio, carbonio/polimero, e tutte le celle solari al carbonio, " ha detto Yeonwoong (Eric) Jung, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Reed e anche un autore principale degli articoli.