Un nuovo metodo per costruire celle solari speciali potrebbe aumentare significativamente la loro efficienza. Non solo le cellule sono costituite da strati sottili, sono anche costituiti da nanoblocchi appositamente disposti. Lo ha dimostrato un nuovo studio di un gruppo di ricerca internazionale guidato dalla Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), che è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nano lettere .

Le celle solari disponibili in commercio sono per lo più realizzate in silicio. "Sulla base delle proprietà del silicio non è possibile affermare che la loro efficienza possa essere aumentata indefinitamente, "dice il dottor Akash Bhatnagar, un fisico del Center for Innovation Competence (ZIK) "SiLi-nano" presso MLU. Il suo gruppo di ricerca sta quindi studiando il cosiddetto effetto fotovoltaico anomalo che si verifica in alcuni materiali. L'effetto fotovoltaico anomalo non richiede una giunzione p-n che altrimenti consente il passaggio di corrente nelle celle solari al silicio. La direzione della corrente è determinata a livello atomico dalla struttura cristallina asimmetrica dei materiali corrispondenti. Questi materiali sono solitamente ossidi, che hanno alcuni vantaggi cruciali:sono più facili da fabbricare e significativamente più durevoli. Però, spesso non assorbono molta luce solare e hanno una resistenza elettrica molto elevata. "Per utilizzare questi materiali e il loro effetto, sono necessarie architetture cellulari creative che rafforzino i vantaggi e compensino gli svantaggi, " spiega Lutz Mühlenbein, autore principale dello studio.

Nel loro nuovo studio, i fisici hanno introdotto una nuova architettura cellulare, un cosiddetto nanocomposito. Sono stati supportati da squadre della Bergakademie Freiberg, il Leibniz Institute of Surface Modification a Lipsia e la Banaras Hindu University in India. Nel loro esperimento, i ricercatori hanno impilato singoli strati di un materiale tipico di pochi nanometri di spessore uno sopra l'altro e li hanno sfalsati con strisce di ossido di nichel che corrono perpendicolarmente. "Le strisce fungono da corsia di sorpasso per gli elettroni che vengono generati quando la luce solare viene convertita in elettricità e che hanno lo scopo di raggiungere l'elettrodo nella cella solare, " Spiega Bhatnagar. Questo è proprio il trasporto che altrimenti sarebbe ostacolato dagli elettroni che dovessero attraversare ogni singolo strato orizzontale.

La nuova architettura ha effettivamente aumentato la potenza elettrica della cella di un fattore cinque. Un altro vantaggio del nuovo metodo è che è molto facile da implementare. "Il materiale forma da solo questa struttura desiderata. Non sono necessarie condizioni esterne estreme per costringerlo in questo stato, " dice Mühlenbein. L'idea, per il quale i ricercatori hanno ora fornito un primo studio di fattibilità, potrebbe essere applicato anche a materiali diversi dall'ossido di nichel. Gli studi di follow-up devono ora esaminare se e come tali celle solari possono essere prodotte su scala industriale.