(Phys.org) — Ottenere il blues è raramente un'esperienza desiderabile, a meno che tu non sia una cella solare, questo è.

Gli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dell'Università del Texas ad Austin hanno sviluppato insieme un nuovo, materiale poco costoso che ha il potenziale per catturare e convertire l'energia solare, in particolare dalla parte più blu dello spettro, in modo molto più efficiente che mai.

Le celle solari più semplici gestiscono queste tonalità bluastre dello spettro elettromagnetico in modo inefficiente. Questo perché i fotoni blu, le particelle di luce in arrivo che colpiscono la cella solare, hanno in realtà energia in eccesso che una cella solare convenzionale non può catturare.

"I fotoni di diverse energie sollevano gli elettroni in quantità diverse, ", ha affermato il professor Brian Korgel dell'Università del Texas. "Alcuni fotoni arrivano con più energia di quanta la cella sia ottimizzata per gestire, e quindi molta di quell'energia viene persa sotto forma di calore."

A causa di questa limitazione, gli scienziati avevano inizialmente creduto che le semplici celle solari non sarebbero mai state in grado di convertire più del 34% circa della radiazione solare in entrata in elettricità. Però, circa un decennio fa, i ricercatori hanno visto il potenziale per un singolo fotone ad alta energia di stimolare più "eccitoni" (coppie di un elettrone e un partner con carica positiva chiamato "buco") invece di uno solo. "Questa è stata una scoperta molto emozionante, ma eravamo ancora scettici sul fatto che potessimo estrarre gli elettroni dal materiale, " disse Korgel.

Nel loro studio, Korgel e il suo team hanno utilizzato apparecchiature spettroscopiche specializzate presso il Center for Nanoscale Materials di Argonne per esaminare la generazione di multieccitoni nel seleniuro di rame indio, un materiale strettamente correlato a un altro film sottile più comunemente prodotto che detiene il record per il semiconduttore a film sottile più efficiente. "Questo è uno dei primi studi condotti sulla generazione di più eccitoni in un materiale così familiare ed economico, ", ha affermato il nanoscienziato di Argonne Richard Schaller.

"Le tecniche spettroscopiche di Argonne hanno giocato un ruolo fondamentale nella rilevazione dei multieccitoni, " disse Korgel. "Questo tipo di misurazioni non possono essere fatte in molti posti."

Per depositare film sottili del materiale nanocristallino, i ricercatori hanno utilizzato un processo noto come "polimerizzazione fotonica, " che comporta il riscaldamento e il raffreddamento in una frazione di secondo dello strato superiore del materiale. Questo processo di polimerizzazione non solo impedisce la fusione del vetro che contiene i nanocristalli, ma vaporizza anche molecole organiche che inibiscono l'estrazione di più eccitoni.

Sebbene lo studio dimostri principalmente che l'aumento di efficienza fornito dall'estrazione di più eccitoni è possibile nei materiali producibili in serie, l'ostacolo principale sarà quello di incorporare questi materiali in dispositivi reali del mondo reale.

"Il Santo Graal della nostra ricerca non è necessariamente quello di aumentare l'efficienza al livello più alto possibile in teoria, ma piuttosto per combinare l'aumento dell'efficienza con il tipo di tecnologia di stampa o elaborazione roll-to-roll su larga scala che ci aiuterà a ridurre i costi, " disse Korgel.