Oggi, il nostro mondo è alla ricerca di fonti di energia più pulite per alimentare le nostre crescenti esigenze industriali ed economiche. L'energia solare sta diventando una fonte alternativa ai combustibili fossili, ma a causa del ritmo accelerato con cui stiamo consumando energia, dobbiamo sviluppare tecnologie fotovoltaiche onnipresenti che possano essere impiegate ovunque:sugli edifici, Abiti, elettronica di consumo e dispositivi indossabili. Ciò richiede una pellicola ultrasottile, celle solari a basso costo e idealmente flessibili senza compromettere l'ambiente durante la produzione, utilizzo, o smaltimento.

La maggior parte di noi sa che le celle solari inorganiche più comuni, esposti sui tetti e nei parchi solari, sono fatti di silicio. Però, la produzione di celle solari al silicio può essere costosa e richiedere energia e i moduli finali sono pesanti e ingombranti. Molte celle solari a film sottile a basso costo, alternativa al silicio, sono composti da elementi tossici come piombo o cadmio, oppure contengono elementi scarsi come l'indio o il tellurio.

Ora i ricercatori ICFO Dr. Maria Bernechea, Dottor Nicky Miller, Guillem Xercavins, Davide Così, e il dottor Alexandros Stavrinadis, guidati da ICREA Prof. presso ICFO Gerasimos Konstantatos hanno trovato una soluzione a questo problema crescente. Hanno fabbricato una soluzione elaborata, cella solare semitrasparente basata su nanocristalli AgBiS2, un materiale costituito da materiale atossico, elementi abbondanti della terra, prodotto in condizioni ambientali a basse temperature. Questi cristalli sono forti assorbitori di luce pancromatici e sono stati ulteriormente progettati per agire come mezzo di trasporto di carica efficace per le celle solari processate in soluzione.

Cos'hanno di speciale queste cellule? Come commenta la ricercatrice Dr. Maria Bernechea, "Contengono nanocristalli AgBiS2, un nuovo materiale a base di elementi non tossici. La sintesi chimica dei nanocristalli consente un controllo squisito delle loro proprietà attraverso l'ingegneria su scala nanometrica e consente la loro dissoluzione in soluzioni colloidali. Il materiale viene sintetizzato a temperature molto basse (100ºC), un ordine di grandezza inferiore a quelli richiesti per le celle solari a base di silicio."

Il team di ricercatori dell'ICFO ha sviluppato queste cellule attraverso una procedura sintetica a iniezione a caldo a bassa temperatura. Hanno prima disperso i nanocristalli in solventi organici, dove le soluzioni sono rimaste stabili per mesi senza alcuna perdita di prestazioni del dispositivo. Quindi i nanocristalli sono stati depositati su un film sottile di ZnO e ITO, l'ossido conduttivo trasparente più comunemente usato, attraverso un processo di deposizione strato per strato, fino a raggiungere uno spessore di circa 35 nm.

"Una caratteristica molto interessante delle celle solari AgBiS2 è che possono essere realizzate in aria a basse temperature utilizzando tecniche di elaborazione della soluzione a basso costo senza la necessità di apparecchiature sofisticate e costose necessarie per fabbricare molte altre celle solari. Queste caratteristiche danno alle celle solari AgBiS2 potenziale significativo come alternativa a basso costo alle tradizionali celle solari, "Dice il dottor Nicky Miller.

Queste celle hanno già raggiunto efficienze di conversione di potenza del 6,3 percento, che è alla pari con le prime efficienze riportate delle attuali tecnologie fotovoltaiche a film sottile ad alte prestazioni. Ciò evidenzia il potenziale di AgBiS2 come materiale per celle solari che nel prossimo futuro può competere con le attuali tecnologie a film sottile che si basano su vuoto, processi di produzione ad alta temperatura.

Come conclude il Prof ICREA presso ICFO Gerasimos Konstantatos, "Questo è il primo materiale efficiente per celle solari a stato solido di nanocristalli inorganici che soddisfa contemporaneamente le richieste di non tossicità, abbondanza e elaborazione della soluzione a bassa temperatura. Questi primi risultati sono molto incoraggianti, ma questo è ancora l'inizio e stiamo attualmente lavorando alla nostra prossima pietra miliare verso l'efficienza> 12 per cento".

I risultati ottenuti da questo studio segnano una svolta nel concetto e nella produzione di celle solari, passare dalle celle al silicio alle celle solari ecologiche a basso costo che implicherà sicuramente un mondo più sicuro e più sostenibile per il futuro.