Fotovoltaico: da Stanford innovazioni per le celle elettrochimiche

Alcuni ricercatori di Stanford stanno sviluppando una tecnologia che potrebbe incrementare l'efficienza delle celle solari dye-sensitized, cioè quelle in cui la parte fotoelettricamente attiva è costituita da un pigmento, da ossido di titanio e da un elettrolita, consentendo loro di catturare una maggiore quantità di luce e quindi di ottenere anche maggiore attrattività sul mercato.

Le dye sensitized solar cells (DSSC) sono celle solari elettrochimiche in cui l'assorbimento di luce avviene tramite una molecola di colorante legata ad un elettrodo di TiO2 nanostrutturato.

Queste celle richiedono costi manifatturieri iniziali inferiori rispetto alle celle in silicio convenzionali, ma la loro efficienza è ancora relativamente bassa e la ricerca è impegnata a tentare di migliorarne i risultati concentrandosi sullo sviluppo di coloranti più forti e di nuovi tipi di nanocristalli.

Un gruppo di ricercatori della Stanford University ha pensato invece di aumentare l'assorbimento di luce utilizzando un riflettore metallico appositamente progettato, un film sottile d'argento con una serie di dossi in nanoscala, che loro ritengono potrebbe aumentare il rendimento delle celle fino al 20 per cento.

Tale obiettivo dovrebbe essere conseguito grazie ai plasmoni, eccitazioni collettive associate alle oscillazioni del plasma di elettroni contenuti in un sistema. I plasmoni hanno infatti un'elevata sensibilità ai cambiamenti nell'ambiente locale e la capacità di concentrare energia in piccoli volumi, indipendentemente dalla lunghezza d'onda della luce eccitante. Controllando la forma della superficie, è possibile controllare il tipo di plasmoni creato, che a sua volta influenza il modo in cui la luce interagisce con la materia.

I ricercatori hanno allora progettato un riflettore con delle protuberanze che creano plasmoni, i quali trasformano alcuni dei raggi di luce in entrata di 90 gradi. Così la luce si diffonde avanti e indietro all'interno della cellula, dando al colorante più tempo per assorbirla.

Michael McGehee, il direttore del Center for Advanced Molecular Photovoltaics di Stanford che ha guidato la ricerca, pubblicata online questa settimana sulla rivista Advanced Materials Energy, ha annunciato che il gruppo di ricerca sta ora cercando di creare riflettori con dossi di diverse dimensioni, altezze e modelli. Modificando questi fattori, essi dovrebbero essere in grado di aumentare la quantità di luce catturata dalle cellule.