Una nuova tecnica sviluppata dal professore di ingegneria della U of T Ted Sargent e dal suo gruppo di ricerca potrebbe portare a celle solari significativamente più efficienti, secondo un recente articolo pubblicato sulla rivista Nano lettere .

La carta, "Fotovoltaico plasmonico-eccitonico sintonizzato congiuntamente utilizzando nanoshell, " descrive una nuova tecnica per migliorare l'efficienza nel fotovoltaico colloidale a punti quantici, una tecnologia che già promette poco, tecnologia delle celle solari più efficiente. Il fotovoltaico a punti quantici offre il potenziale per soluzioni a basso costo, energia solare su vasta area, tuttavia questi dispositivi non sono ancora altamente efficienti nella porzione infrarossa dello spettro solare, che è responsabile della metà della potenza del sole che raggiunge la Terra.

La soluzione? Accordato in modo spettrale, nanoparticelle plasmoniche processate in soluzione. Queste particelle, dicono i ricercatori, forniscono un controllo senza precedenti sulla propagazione e sull'assorbimento della luce.

La nuova tecnica sviluppata dal gruppo di Sargent mostra un possibile aumento del 35% dell'efficienza della tecnologia nella regione spettrale del vicino infrarosso, dice il co-autore Dr. Susanna Thon. Globale, questo potrebbe tradursi in un aumento dell'efficienza di conversione dell'energia solare dell'11%, lei dice, rendendo il fotovoltaico a punti quantici ancora più attraente come alternativa alle attuali tecnologie delle celle solari.

"Ci sono due vantaggi per i punti quantici colloidali, " Thon dice. "Prima, sono molto più economici, quindi riducono il costo della generazione di elettricità misurato in costo per watt di potenza. Ma il vantaggio principale è che semplicemente cambiando la dimensione del punto quantico, puoi cambiare il suo spettro di assorbimento della luce. Cambiare la taglia è molto semplice, e questa modulabilità delle dimensioni è una proprietà condivisa dai materiali plasmonici:cambiando la dimensione delle particelle plasmoniche, siamo stati in grado di sovrapporre gli spettri di assorbimento e dispersione di queste due classi chiave di nanomateriali".

Il gruppo di Sargent ha ottenuto una maggiore efficienza incorporando nanogusci d'oro direttamente nel film assorbente di punti quantici. Sebbene l'oro non sia generalmente considerato un materiale economico, Altro, metalli a basso costo possono essere utilizzati per implementare lo stesso concetto dimostrato da Thon e dai suoi collaboratori.

Dice che la ricerca attuale fornisce una prova di principio. "Le persone hanno provato a fare un lavoro simile, ma il problema è sempre stato che il metallo che usano assorbe anche un po' di luce e non contribuisce alla fotocorrente, quindi è solo luce persa".

Bisogna lavorare di più, aggiunge. "Vogliamo ottenere una maggiore ottimizzazione, e siamo anche interessati a cercare metalli più economici per costruire una cella migliore. Vorremmo anche mirare meglio dove i fotoni vengono assorbiti nella cella:questo è un fotovoltaico importante perché vuoi assorbire quanti più fotoni puoi il più vicino possibile all'elettrodo di raccolta della carica".

La ricerca è importante anche perché mostra il potenziale della messa a punto delle proprietà dei nanomateriali per raggiungere un determinato obiettivo, dice Paul Weiss, Direttore del California NanoSystems Institute presso l'Università della California, Los Angeles (UCLA).

"Questo lavoro è un ottimo esempio di realizzazione della promessa della nanoscienza e della nanotecnologia, " Weiss dice. "Sviluppando i mezzi per mettere a punto le proprietà dei nanomateriali, Sargent e i suoi collaboratori sono stati in grado di apportare miglioramenti significativi a un'importante funzione del dispositivo, vale a dire catturare una gamma più ampia dello spettro solare in modo più efficace."