Uno dei motivi per cui le celle solari non vengono utilizzate più ampiamente è il costo:i materiali utilizzati per renderle più efficienti sono costosi. Gli ingegneri stanno esplorando modi per stampare celle solari da inchiostri, ma i dispositivi non funzionano altrettanto bene.

Elia Thimsen, dottorato di ricerca, assistente professore di energia, ingegneria ambientale e chimica presso la School of Engineering &Applied Science della Washington University di St. Louis, e un team di ingegneri dell'Università del Minnesota hanno sviluppato una tecnica per aumentare le prestazioni e la conduttività elettrica dei film sottili che compongono questi materiali utilizzando la nanotecnologia. Il loro lavoro è stato pubblicato nel dicembre 19, 2014, problema di Comunicazioni sulla natura.

I conduttori trasparenti sono pellicole sottili, che sono semplicemente strati ultrasottili di materiali depositati su una superficie che lasciano passare la luce e conducono elettricità, un processo in cui gli elettroni fluiscono attraverso un sistema. Thimsen e il suo team hanno scoperto modificando la struttura di un film sottile fatto di nanoparticelle di ossido di zinco, gli elettroni non scorrevano più attraverso il sistema in modo convenzionale, ma saltava da un posto all'altro con un processo chiamato tunneling.

Il team ha misurato le proprietà elettroniche di un film sottile composto da nanoparticelle di ossido di zinco prima e dopo aver rivestito la sua superficie con ossido di alluminio. Sia le nanoparticelle di ossido di zinco che l'ossido di alluminio sono isolanti elettronici, quindi solo una piccola quantità di elettricità scorre attraverso di loro. Però, quando questi isolanti sono stati combinati, i ricercatori hanno ottenuto un risultato sorprendente.

"Il nuovo composito è diventato altamente conduttivo, " Thimsen ha detto. "Il composito mostra un comportamento fondamentalmente diverso rispetto ai composti genitore. Abbiamo scoperto che controllando la struttura del materiale, puoi controllare il meccanismo con cui vengono trasportati gli elettroni."

Perché la ragione dietro questo non è ben compresa, Thimsen e il team intendono continuare a lavorare per comprendere la relazione tra la struttura del film di nanoparticelle e il meccanismo di trasporto degli elettroni, Egli ha detto.

"Se gli elettroni stanno scavalcando, non si muovono realmente con una velocità classica e si spostano da un punto all'altro, " disse Thimsen. "Se gli elettroni passano da un punto all'altro, un'ipotesi è che non interagiscano con forti campi magnetici. Una delle nostre visioni a lungo termine è creare un materiale che abbia un'elevata conduttività elettrica ma che non interagisca con i campi magnetici".

Inoltre, il comportamento del nuovo composito ha anche migliorato le sue prestazioni, che potrebbe in definitiva aiutare a ridurre il costo dei materiali utilizzati nelle celle solari e in altri dispositivi elettronici.

"La prestazione è abbastanza buona, ma non al livello necessario per essere commercialmente redditizio, ma è vicino, " disse Thimsen.