I nanotubi di carbonio stanno diventando sempre più attraenti per le celle solari fotovoltaiche in sostituzione del silicio. I ricercatori dell'Università di Umeå in Svezia hanno scoperto che il posizionamento controllato dei nanotubi di carbonio nelle nanostrutture produce un enorme aumento delle prestazioni elettroniche. I loro risultati pionieristici sono pubblicati sulla prestigiosa rivista Materiale avanzato .
Nanotubi di carbonio, CNT, sono cilindri unidimensionali in nanoscala fatti di atomi di carbonio che possiedono proprietà davvero uniche. Per esempio, hanno una resistenza alla trazione molto elevata e un'eccezionale mobilità degli elettroni, che li rendono molto attraenti per la prossima generazione di dispositivi elettronici organici e a base di carbonio.
C'è una crescente tendenza all'utilizzo di materiali nanostrutturati a base di carbonio come componenti nelle celle solari. Grazie alle loro eccezionali proprietà, si prevede che i nanotubi di carbonio miglioreranno le prestazioni delle attuali celle solari attraverso un efficiente trasporto di carica all'interno del dispositivo. Però, al fine di ottenere le massime prestazioni per le applicazioni elettroniche, i nanotubi di carbonio devono essere assemblati in una rete ordinata di nanotubi interconnessi. Sfortunatamente, i metodi convenzionali utilizzati oggi sono tutt'altro che ottimali, il che si traduce in basse prestazioni del dispositivo.
In un nuovo studio, un team di fisici e chimici dell'Università di Umeå ha unito le forze per produrre reti di nanotubi di carbonio nanoingegnerizzate con nuove proprietà.
Per la prima volta, i ricercatori mostrano che i nanotubi di carbonio possono essere ingegnerizzati in complesse architetture di rete, e con dimensioni nanometriche controllate all'interno di una matrice polimerica.
"Abbiamo scoperto che le nano reti risultanti possiedono un'eccezionale capacità di trasportare oneri, fino a 100 milioni di volte superiore rispetto alle reti casuali di nanotubi di carbonio misurate in precedenza prodotte con metodi convenzionali, "dice il dottor David Barbero, capofila del progetto e assistente professore presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Umeå.
L'alto grado di controllo del metodo consente la produzione di reti di nanotubi altamente efficienti con una quantità molto piccola di nanotubi rispetto ad altri metodi convenzionali, riducendo così fortemente i costi dei materiali.
In uno studio precedente ( Lettere di fisica applicata , Volume 103, problema 2, 021116 (2013)) il gruppo di ricerca di David R. Barbero ha già dimostrato che le reti nanoingegnerizzate possono essere prodotte su elettrodi trasparenti sottili e flessibili che possono essere utilizzati in celle solari flessibili. Questi nuovi risultati dovrebbero accelerare lo sviluppo della prossima generazione di celle solari flessibili a base di carbonio, che sono sia più efficienti che meno costosi da produrre.
