In un recente progresso nell'energia solare, i ricercatori hanno scoperto un modo per sfruttare il sole non solo come fonte di energia, ma anche per produrre direttamente i materiali di energia solare che lo rendono possibile.

Questa svolta degli ingegneri chimici dell'Oregon State University potrebbe presto ridurre il costo dell'energia solare, velocizzare i processi produttivi, utilizzare materiali rispettosi dell'ambiente, e rendere il sole quasi uno "sportello unico" che produce sia i materiali per i dispositivi solari che l'energia eterna per alimentarli.

I risultati sono stati appena pubblicati in I progressi di RSC , una rivista della Royal Society of Chemistry, nel lavoro sostenuto dalla National Science Foundation.

"Questo approccio dovrebbe funzionare ed è molto attento all'ambiente, " disse Chih-Hung Chang, professore di ingegneria chimica all'Oregon State University, e autore principale dello studio.

"Diversi aspetti di questo sistema dovrebbero continuare a ridurre il costo dell'energia solare, e quando ampiamente utilizzato, la nostra impronta di carbonio, " Chang ha detto. "Potrebbe produrre materiali di energia solare ovunque ci sia una risorsa solare adeguata, e in questo processo di fabbricazione chimica, non ci sarebbe impatto energetico zero."

Il lavoro si basa sull'utilizzo di un microreattore a "flusso continuo" per produrre inchiostri a nanoparticelle che realizzano celle solari mediante stampa. Gli approcci esistenti basati principalmente su operazioni batch sono più lunghi e costosi.

In questo processo, la luce solare simulata viene focalizzata sul microreattore solare per riscaldarlo rapidamente, consentendo un controllo preciso della temperatura per favorire la qualità del prodotto finito. La luce in questi esperimenti è stata prodotta artificialmente, ma il processo potrebbe essere fatto con la luce solare diretta, e ad una frazione del costo degli approcci attuali.

"Il nostro sistema può sintetizzare materiali di energia solare in pochi minuti rispetto ad altri processi che potrebbero richiedere da 30 minuti a due ore, " Chang ha detto. "Questo aumento della velocità operativa può ridurre i costi".

In questi esperimenti, i materiali solari sono stati realizzati con diseleniuro di rame indio, ma per ridurre i costi dei materiali potrebbe anche essere possibile utilizzare un composto come il solfuro di rame zinco stagno, ha detto Chang. E per rendere il processo qualcosa che potrebbe funzionare 24 ore al giorno, la luce solare potrebbe inizialmente essere utilizzata per creare sali fusi che potrebbero essere successivamente utilizzati come fonte di energia per la produzione. Ciò potrebbe fornire un controllo più preciso della temperatura di lavorazione necessaria per creare i materiali per l'energia solare.

A base di calcogenuri di ultima generazione, le celle solari a film sottile hanno già raggiunto un'efficienza di conversione dell'energia solare abbastanza elevata di circa il 20 percento in laboratorio, ricercatori hanno detto, pur costando meno della tecnologia al silicio. Dovrebbero essere possibili ulteriori miglioramenti in termini di efficienza, loro hanno detto.

Un altro vantaggio di questi approcci a film sottile per l'energia solare è che gli strati di assorbimento solare sono, infatti, molto sottile - circa 1-2 micron, invece dei 50-100 micron delle celle al silicio più convenzionali. Ciò potrebbe facilitare l'incorporazione dell'energia solare nelle strutture, rivestendo pellicole sottili su finestre, tegole o altre possibilità.