Recentemente sono state fatte molte ricerche sul grafene:scaglie di carbonio, costituito da un solo strato di atomi. Come risulta, ci sono anche altri materiali che mostrano proprietà notevoli se disposti in un unico strato. Uno di questi è il diseleniuro di tungsteno, che potrebbe essere utilizzato per il fotovoltaico.

Non è più sottile di così:il nuovo materiale grafene è costituito da un solo strato atomico di atomi di carbonio e presenta proprietà elettroniche molto speciali. Come risulta, ci sono anche altri materiali, che possono aprire intriganti nuove possibilità tecnologiche se sono disposti in uno o pochissimi strati atomici. I ricercatori dell'Università di Tecnologia di Vienna sono ora riusciti per la prima volta a creare un diodo fatto di diseleniuro di tungsteno. Gli esperimenti mostrano che questo materiale può essere utilizzato per creare celle solari flessibili ultrasottili. Potrebbero diventare possibili anche display flessibili.

Gli strati sottili sono diversi

Almeno da quando è stato assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 2010 per aver creato il grafene, i "cristalli bidimensionali" fatti di atomi di carbonio sono stati considerati uno dei materiali più promettenti nell'elettronica. Nel 2013, la ricerca sul grafene è stata scelta dall'UE come progetto faro, con un finanziamento di un miliardo di euro. Il grafene può sopportare sollecitazioni meccaniche estreme e ha grandi proprietà optoelettroniche. Con il grafene come rivelatore di luce, i segnali ottici possono essere trasformati in impulsi elettrici in tempi estremamente brevi.

Per un'applicazione molto simile, però, il grafene non è adatto per la costruzione di celle solari. "Gli stati elettronici nel grafene non sono molto pratici per creare il fotovoltaico", dice Thomas Mueller. Perciò, lui e il suo team hanno iniziato a cercare altri materiali, quale, analogamente al grafene, possono essere disposti in strati ultrasottili, ma hanno proprietà elettroniche ancora migliori.

Il materiale scelto era il diseleniuro di tungsteno:è costituito da uno strato di atomi di tungsteno, che sono collegati da atomi di selenio sopra e sotto il piano di tungsteno. Il materiale assorbe la luce, molto simile al grafene, ma in diseleniuro di tungsteno, questa luce può essere utilizzata per creare energia elettrica.

Le celle solari più sottili al mondo

Lo strato è così sottile che il 95% della luce passa solo attraverso, ma un decimo del restante cinque percento, che vengono assorbiti dal materiale, vengono convertiti in energia elettrica. Perciò, l'efficienza interna è piuttosto elevata. Una porzione più ampia della luce incidente può essere utilizzata se diversi strati ultrasottili sono impilati uno sopra l'altro, ma a volte l'elevata trasparenza può essere un utile effetto collaterale. "Stiamo immaginando strati di celle solari su facciate in vetro, che lasciano entrare parte della luce nell'edificio e allo stesso tempo creano elettricità", dice Thomas Mueller.

Oggi, le celle solari standard sono per lo più fatte di silicio, sono piuttosto ingombranti e poco flessibili. I materiali organici sono utilizzati anche per applicazioni optoelettroniche, ma invecchiano piuttosto rapidamente. "Un grande vantaggio delle strutture bidimensionali dei singoli strati atomici è la loro cristallinità. Le strutture cristalline conferiscono stabilità", dice Thomas Mueller.

I risultati degli esperimenti presso la Vienna University of Technology sono stati ora pubblicati sulla rivista Nanotecnologia della natura . Il campo della ricerca è estremamente competitivo:nello stesso numero della rivista, vengono pubblicati altri due articoli, in cui vengono mostrati risultati molto simili. I ricercatori del MIT (Cambridge, USA) e all'Università di Washington (Seattle, USA) hanno scoperto anche i grandi vantaggi del diseleniuro di tungsteno. Non ci sono dubbi che questo materiale giocherà presto un ruolo importante nella scienza dei materiali in tutto il mondo, proprio come il grafene negli ultimi due anni.