Questa è l'assistente professore di ingegneria elettrica dell'Università di Buffalo. Credito:Università di Buffalo
(Phys.org) —La maggior parte degli americani desidera che gli Stati Uniti pongano maggiore enfasi sullo sviluppo dell'energia solare, suggeriscono recenti sondaggi. Un grosso impedimento, però, è il costo di produzione, installare e mantenere i pannelli solari. In poche parole, la maggior parte delle persone e delle aziende non può permettersi di posizionarli sui tetti.
Fortunatamente, che sta cambiando perché ricercatori come Qiaoqiang Gan, Università di Buffalo assistente professore di ingegneria elettrica, stanno aiutando a sviluppare una nuova generazione di celle fotovoltaiche che producono più energia e costano meno da produrre rispetto a quelle disponibili oggi.
Uno degli sforzi più promettenti, su cui sta lavorando Gan, prevede l'uso di materiali fotovoltaici organici potenziati da plasmonici. Questi dispositivi non sono all'altezza delle tradizionali celle solari in termini di produzione di energia, ma sono meno costosi e, poiché realizzati (o lavorati) in forma liquida, possono essere applicati su una maggiore varietà di superfici.
Gan ha dettagliato il progresso dei materiali fotovoltaici organici potenziati con plasmonici nell'edizione del 7 maggio della rivista Materiale avanzato . I coautori includono Filbert J. Bartoli, professore di ingegneria elettrica e informatica alla Lehigh University, e Zakya Kafafi della National Science Foundation.
Attualmente, l'energia solare è prodotta con spessi wafer di silicio policristallino o celle solari a film sottile costituite da materiali inorganici come silicio amorfo o tellururo di cadmio. Entrambi sono costosi da produrre, ha detto Gan.
La sua ricerca riguarda le celle solari a film sottile, pure, ma a differenza di quanto si trova sul mercato utilizza materiali organici come polimeri e piccole molecole a base di carbonio e meno costosi.
"Rispetto alle loro controparti inorganiche, il fotovoltaico organico può essere fabbricato su vaste aree su substrati rigidi o flessibili diventando potenzialmente poco costosi quanto le vernici, " ha detto Gan.
Il riferimento alla vernice non include un punto di prezzo, ma piuttosto l'idea che le celle fotovoltaiche potrebbero un giorno essere applicate alle superfici con la stessa facilità con cui la vernice è alle pareti, Egli ha detto.
Ci sono svantaggi per le celle fotovoltaiche organiche. Devono essere sottili a causa delle loro proprietà conduttive elettroniche relativamente scarse. Perché sono sottili e, così, senza materiale sufficiente per assorbire la luce, limita il loro assorbimento ottico e porta a un'efficienza di conversione di potenza insufficiente.
La loro efficienza di conversione della potenza deve essere del 10 percento o più per competere sul mercato, ha detto Gan.
Questa è una nuova generazione di celle solari, comprese le celle solari organiche potenziate dai plasmonici. Credito:Wiley-VCH, Weinheim
Per raggiungere quel punto di riferimento, Gan e altri ricercatori stanno incorporando nanoparticelle metalliche e/o nanostrutture plasmoniche modellate in celle fotovoltaiche organiche. I plasmoni sono onde elettromagnetiche ed elettroni liberi che possono essere utilizzati per oscillare avanti e indietro attraverso l'interfaccia di metalli e semiconduttori.
Recenti studi sui materiali suggeriscono che stanno avendo successo, Egli ha detto. Gan e i coautori del documento sostengono che, a causa di queste scoperte, dovrebbe esserci una rinnovata attenzione su come i nanomateriali e le strategie plasmoniche possono creare celle solari organiche a film sottile più efficienti e convenienti.
Gan sta continuando la sua ricerca collaborando con diversi ricercatori presso UB tra cui:Alexander N. Cartwright, professore di ingegneria elettrica e ingegneria biomedica e vicepresidente UB per la ricerca e lo sviluppo economico; Mark T. Swihart, professore UB di ingegneria chimica e biologica e direttore della forza strategica dell'università nei sistemi nanostrutturati integrati; e Hao Zeng, professore associato di fisica.
Gan è un membro del gruppo di ricerca sull'ottica e la fotonica di ingegneria elettrica di UB, che include Cartwright, i professori Edward Furlani e Pao-Lo Liu, e Natalia Litchinitser, Professore Associato.
Il gruppo svolge attività di ricerca in nanfotonica, biofotonica, materiali e dispositivi ibridi inorganici/organici, non lineare e fibra ottica, metamateriali, nanoplasmonica, optofluidica, sistemi microelettromeccanici (MEMS), sistemi microelettromeccanici biomedici (BioMEM), biorilevamento ed elaborazione dell'informazione quantistica.
