Celle solari 100 milioni di volte più efficienti con i nanotubi di carbonio

NANOTUBI DI CARBONIO PER UNA NUOVA GENERAZIONE DI CELLE SOLARI

La ricerca, nel campo delle celle solari, è sempre più indirizzata nel tentativo di individuare materiali in grado di migliorare l'efficienza riducendo i costi. Dalle caratteristiche proprie dei materiali utilizzati per la realizzazione di queste microstrutture, infatti, dipende in larga parte l'avanzamento tecnologico e la possibilità di conquistare il mercato, che al momento incontra i principali limiti proprio nei bassi livelli di efficienza delle celle. La dispersione aumenta con l'aumentare delle dimensioni delle strutture, mettendo in questo modo un blocco, di fatto, allo sviluppo del settore sul mercato.

A portare fuori da questa stasi le celle solari potrebbero essere i nanotubi di carbonio, potenzialmente in grado di rivoluzionare il funzionamento delle microstrutture offrendo un'efficienza mai vista prima e che non ha paragoni con nessun altro tipo di tecnologia finora messa a punto. La scoperta della nuova struttura di nanotubi di carbonio arriva direttamente dalla Svezia e, dicono i ricercatori, costituisce un vero e proprio balzo in avanti dal punto di vista tecnologico, tanto da poter parlare di una nuova generazione di celle solari.

NANOTUBI DISORDINATI

La struttura in nanotubi di carbonio permetterebbe alle celle di essere fino a cento milioni di volte più efficienti dei loro predecessori. La rivoluzione vera e propria compiuta dai ricercatori svedesi non consiste semplicemente nell'utilizzo di nanotubi di carbonio: tale materiale è già stato identificato dalla comunità scientifica come possibile sostituto del silicio, il quale vanta una minore proprietà di assorbimento della luce solare. Tuttavia, i nanotubi sono stati finora utilizzati in modo disordinato all'interno delle celle, in quanto difficili da posizionare.

E' notizia di pochi mesi fa, ad esempio, il traguardo raggiunto dai ricercatori del Mit dell'80% di efficienza delle celle solari proprio grazie all'utilizzo di questo materiale, combinato con cristalli fotonici. La struttura messa a punto in questo caso permette di ampliare lo spettro luminoso catturato dalle celle e di sfruttare in contemporanea le potenzialità del fotovoltaico e quelle del solare termico, ma non cancella il problema legato alla dispersione e alla produzione di energia alla pari di quanto avvenuto creando una rete tra i singoli nanotubi presenti nelle celle.

(Struttura di un nanotubo di carbonio)

LA RIVOLUZIONE NELL'ORDINE

Gli scienziati svedesi, invece, sono riusciti a fare un passo avanti nella direzione della struttura ordinata, che permette di raggiungere livelli di efficienza mai visti prima. Il risultato è stato ottenuto manipolando i nanotubi di carbonio utilizzando una matrice polimerica e dando vita ad una struttura controllata: in questo modo si è riusciti ad ottenere una rete di nanotubi connessi tra loro, anziché inseriti singolarmente, che ha permesso di ottenere maggiore efficienza e di ridurre i costi legati al materiale, dal momento che, in questo modo, sono necessari meno nanotubi per cella.

La riduzione è drastica e impattante: rispetto alle precedenti celle che utilizzano i nanotubi di carbonio, quelle sviluppate dai ricercatori svedesi richiedono soltanto l'1% del materiale, senza che questo vada a scapito dell'efficienza. Un solo nanotubo di carbonio, dunque, diventa in grado di svolgere il lavoro precedentemente affidato a cento e tale guadagno dal punto di vista dell'efficienza va moltiplicato per il numero di nanotubi presenti in ogni cella.

Un ulteriore vantaggio aggiunto risiede nel fatto che i costi di produzione del materiale sono contenuti e, di conseguenza, non vanno ad impattare negativamente sul prezzo finale delle celle. La soluzione sviluppata non è ancora pronta per aggredire il mercato ma, affermano i ricercatori, lo sarà molto presto e darà vita alla nuova generazione di celle solari, effettivamente competitive non solo con i modelli già diffusi, ma anche con strutture di maggiore portata, come i pannelli solari.