Questo è un diagramma del punto quantico. Credito:Università di Toronto
Pensa a quelli piatti, i pannelli solari di vetro sul tetto del tuo vicino sono l'apice della tecnologia solare? Pensa di nuovo.
I ricercatori del dipartimento di ingegneria elettrica e informatica Edward S. Rogers Sr. dell'Università di Toronto hanno progettato e testato una nuova classe di nanoparticelle sensibili al sole che eclissa l'attuale stato dell'arte che impiega questa nuova classe di tecnologia.
Questa nuova forma di solido, nanoparticelle fotosensibili stabili, chiamati punti quantici colloidali, potrebbe portare a celle solari più economiche e più flessibili, oltre a sensori di gas migliori, laser a infrarossi, diodi emettitori di luce a infrarossi e altro ancora. Il lavoro, guidato dal ricercatore post-dottorato Zhijun Ning e dal professor Ted Sargent, è stato pubblicato questa settimana in Materiali della natura .
La raccolta della luce solare utilizzando questi minuscoli punti quantici colloidali dipende da due tipi di semiconduttori:tipo n, che sono ricchi di elettroni; e di tipo p, che sono poveri di elettroni. Il problema? Quando esposto all'aria, i materiali di tipo n si legano agli atomi di ossigeno, rinunciare ai loro elettroni, e trasforma in p-type. Ning e colleghi hanno modellato e dimostrato un nuovo materiale colloidale di tipo n a punti quantici che non si lega all'ossigeno quando esposto all'aria.
Il mantenimento simultaneo di strati stabili di tipo n e p non solo aumenta l'efficienza dell'assorbimento della luce, apre un mondo di nuovi dispositivi optoelettronici che sfruttano le migliori proprietà sia della luce che dell'elettricità. Per la persona media, questo significa satelliti meteorologici più sofisticati, telecomandi, comunicazione satellitare, o rilevatori di inquinamento.
Il dottor Zhijun Ning in laboratorio, tenendo un film rivestito con punti quantici colloidali. Credito:Roberta Baker
"Questa è un'innovazione materiale, questa è la prima parte, e con questo nuovo materiale possiamo costruire nuove strutture di dispositivi, " ha detto Ning. "Lo ioduro è quasi un ligando perfetto per queste celle solari quantistiche con elevata efficienza e stabilità all'aria:nessuno lo ha dimostrato prima".
Il nuovo materiale ibrido di tipo n e p di Ning ha raggiunto un'efficienza di conversione dell'energia solare fino all'otto per cento, tra i migliori risultati riportati fino ad oggi.
Questa è una foto dei coautori Zhijun Ning (a sinistra) e Oleksandr Voznyy (a destra) che esaminano un film rivestito con punti quantici colloidali. Credito:Roberta Baker
Ma il miglioramento delle prestazioni è solo l'inizio per questa nuova architettura di celle solari basata su punti quantici. I potenti puntini possono essere mescolati negli inchiostri e dipinti o stampati su sottili, superfici flessibili, come tegole per tetti, riducendo drasticamente il costo e l'accessibilità dell'energia solare per milioni di persone.
"Il campo del fotovoltaico colloidale a punti quantici richiede un miglioramento continuo delle prestazioni assolute, o efficienza di conversione di potenza, " disse Sargent. "Il campo si è mosso velocemente, e continua a muoversi velocemente, ma dobbiamo lavorare per portare le prestazioni a livelli commercialmente interessanti".
