Celle solari a punti quantici più efficienti grazie alle porfirine

Una nuova tecnologia che combina punti quantici e molecole organiche promette di incrementare l’efficienza delle celle solari. Lo studio pubblicato sulla rivista specializzata Advanced Functional Materials è stato condotto da un’équipe di ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology coordinata dal professor Omar Mohammed.

Gli scienziati hanno scoperto che l’efficienza delle celle solari può essere incrementata sfruttando simultaneamente le proprietà dei punti quantici e di molecole organiche note come porfirine. I punti quantici sono cristalli con un diametro di 10 nanometri dotati di caratteristiche ideali per le tecnologie solari. Le loro proprietà ottiche possono essere controllate facilmente, semplicemente variandone le dimensioni.

L’èquipe del professor Mohammed ha sviluppato punti quantici al solfuro di piombo. Una peculiarità di questa tecnologia è la dimensione maggiore rispetto ai punti quantici realizzati con altri materiali. I punti quantici al solfuro di piombo sono in grado di assorbire una quantità di luce maggiore dello spettro solare. Gli scienziati spiegano che per rendere pienamente operativa una cella solare gli elettroni devono potersi muovere liberamente dall’area in cui viene assorbita la luce solare fino all’elettrodo.

I punti quantici al solfuro di piombo finora hanno garantito un adeguato trasferimento degli elettroni solo con dimensioni del diametro inferiori ai 4,3 nanometri. Un limite che ha ostacolato la diffusione della tecnologia nel settore fotovoltaico. Il team del professor Mohammed è riuscito a risolvere questo problema, aggiungendo a punti quantici di varie dimensioni delle molecole organiche appartenenti alla classe delle porfirine, in grado di accelerare il trasferimento degli elettroni.

Secondo gli scienziati questa proprietà probabilmente si deve alle interazioni tra la carica negativa presente sulla superficie dei punti quantici e la carica positiva della porfirina. Il professor Mohammed è convinto che questo nuovo approccio permetterà di utilizzare punti quantici di dimensioni maggiori e di ottimizzare l’efficienza delle celle solari. Il prossimo passo dei ricercatori prevede l’implementazione della tecnologia in celle solari caratterizzate da strutture differenti, con l’obiettivo di individuare le applicazioni migliori.