(Phys.org) —Le celle solari basate su plastiche composite semiconduttrici e nanotubi di carbonio sono una delle nuove tecnologie più promettenti per la produzione di celle solari stampate a basso costo. I fisici dell'Università di Umeå hanno scoperto che è possibile ridurre il numero di nanotubi di carbonio nel dispositivo di oltre 100 volte mantenendo un'eccezionale capacità di trasportare le cariche. Ciò è ottenuto grazie alla nanoingegneria intelligente dello strato attivo all'interno del dispositivo. I loro risultati sono pubblicati come notizia in prima pagina sulla rivista Nanoscala .

I nanotubi di carbonio sono sempre più attraenti per l'uso nelle celle solari in sostituzione del silicio. Possono essere miscelati in un polimero semiconduttore, e depositato dalla soluzione con metodi semplici ed economici per formare celle solari sottili e flessibili. Il materiale ibrido è facile da stendere su un'ampia superficie e i nanotubi hanno un'eccezionale conduttività elettrica, e possono separare e trasportare efficacemente le cariche elettriche generate dall'energia solare.

All'inizio di quest'anno, Dr. David Barbero e il suo gruppo di ricerca presso l'Università di Umeå, dimostrato per la prima volta che se i nanotubi di carbonio sono collegati tra loro in modo controllato per formare reti complesse di dimensioni nanometriche, si possono ottenere trasporti di carica ed elettricità significativamente più elevati di quanto fosse stato possibile in precedenza utilizzando gli stessi materiali. Ciò significa che il trasporto di cariche elettriche avviene con una minima perdita di energia.

Precedenti studi hanno riportato che esiste una soglia di percolazione per la quantità di nanotubi di carbonio necessari per trasportare in modo efficiente le cariche elettriche in un dispositivo. Al di sotto di questa soglia, il dispositivo diventa completamente inefficiente e non può essere generata corrente.

In questo nuovo studio, Il Dr. Barbero e il suo team dell'Università di Umeå mostrano che questa soglia può essere ridotta di oltre 100 volte in un polimero semiconduttore e continuare a generare correnti elevate e trasporto di carica a carichi di nanotubi molto bassi, riducendo così fortemente i costi dei materiali.

"I nostri risultati sono importanti da un punto di vista fondamentale, ma anche di importanza pratica. I nanotubi semiconduttori purificati, che sono necessari per dispositivi ad alte prestazioni, sono ancora piuttosto costosi e richiedono tempo per la produzione. Ora, dispositivi al nano-carbonio, come celle solari a base di nanotubi di carbonio, può essere prodotto con un numero molto inferiore di nanotubi di carbonio e quindi costi dei materiali molto ridotti, "dice Davide Barbero.

Si prevede che i nuovi risultati accelereranno lo sviluppo della prossima generazione di celle solari a base di nanocarbonio a film sottile trattate in soluzione, che sono entrambi più efficaci nella generazione di energia e meno costosi da produrre rispetto alle celle solari di oggi.