Solare: il futuro è la plasmonica?

[ranvit]

http://www.corriere.it/scienze_e_tecnol ... 137b.shtml

CELLE A PELLICOLA SEMPRE PIÙ SOTTILE
Solare: il futuro è la plasmonica
Un nuovo settore che studia le interazioni tra luce e metalli. Una ricerca di Stanford



MILANO – Più sottile è la cella solare, più elettroni arrivano agli elettrodi e diventano elettricità. È la legge numero uno del fotovoltaico. Più facile a dirsi che a farsi, però, anche se già le più recenti celle a film sottile hanno reso obsoleta la prima generazione di pannelli solari spessi e pesanti. Ma ora una squadra di scienziati di Stanford assicura di poter realizzare le pellicole solari più sottili mai raggiunte grazie un nuovo settore emergente della scienza e della tecnologia: la plasmonica, che studia le interazioni tra luce e metallo.
PLASMONICA - «La plasmonica rende più semplice aumentare l’efficienza delle celle solari», spiega Mike McGehee, professore di scienza dei materiali e ingegneria all’Università californiana di Stanford e primo autore di un articolo apparso su Advanced Energy Materials a fine gennaio. McGehee è anche il direttore del Centro per il fotovoltaico molecolare avanzato, un polo di ricerca di eccellenza sulle celle solari a film sottile. In determinate condizioni, le interazioni luce-metallo creano un flusso ad alta frequenza di onde elettriche. Gli elettroni viaggiano in onde estremamente veloci che, come tutte le onde, presentano picchi (creste) e avvallamenti (cavi).

NANOSTRUTTURA - La squadra di McGehee ha impresso in una cella solare una nanostruttura a nido d’ape su uno strato metallico di titanio, immergendo il tutto in un pigmento fotosensibile che impregna la nanostruttura a nido d’ape. Infine è stato aggiunto uno strato di argento per rendere la struttura più resistente: il tutto prende una forma di un contenitore per uova, con punti più elevati e zone depresse, a una scala di pochi millesimi di micron. La luce interagisce con i dossi creati nello strato di argento dando origine l’effetto plasmonico. Ma per ottenerlo occorre che i rilievi abbiano particolare diametro e altezza, e siano intervallati a una distanza ottimale.

COME FUNZIONA – I fotoni entrano nella cella e passano attraverso la base trasparente in titanio: una parte viene assorbita dal pigmento fotosensibile creando una corrente elettrica. La maggior parte dei fotoni rimanenti viene riflessa dallo strato di argento e ritorna nella cella. Una percentuale di fotoni che raggiunge lo strato argentato, però, colpisce i rilievi della microstruttura e provoca le onde plasmoniche.


EFFICIENZA - L’effetto plasmonico in pratica non fa altro che aumentare l’efficienza delle celle a film sottile a pigmento fotosensibile, che finora hanno rendimento basso, circa l’8%, e durata di sette anni. Al momento non sono competitive con le tecnologie solari più avanzate che raggiungono il 25% di efficienza (con punte del 40% in laboratorio) e soprattutto hanno durata di 20-30 anni. Secondo McGehee, però, con la plasmonica si può raggiungere il 15% di efficienza e allungare la durata di vita di queste celle sino a dieci anni e, con prezzi più bassi, anche le celle sottili a pigmento fotosensibile possono diventare competitive sul piano commerciale. Con il vantaggio che si possono creare strumenti così piccoli e leggeri da poter davvero dare vita alla generazione del «solare portatile» per avere una fonte di energia sempre a portata di mano.

Paolo Virtuani
21 febbraio 2011

[trilogy]

E' un filone di ricerca su cui gli australiani lavorano da tempo
ciao
trilogy

[..]Catchpole, che è ora ricercatrice all’Australian National University, a Canberra, ha cominciato a occuparsi di questo problema nel 2002 all’Università del New South Wales, a Sidney. «Era il classico caso in cui si doveva riprendere in mano tutto dall’inizio; pensare un sistema completamente nuovo di produrre una cella solare», spiega Catchpole. «Mi avvicinai allora alla plasmonica, incuriosita dalle particolari proprietà ottiche dei metalli».[..]
fonte: http://www.technologyreview.it/index.ph ... cle&a=1612



Mar 27, 2009
Nanoparticles inspire plasmonic solar cells
Combining the properties of plasmonics with thin-film solar cell technology could disrupt the future of grid electricity. Caryl Richards talks to Kylie Catchpole at the Australian National University to find out more about advancements in plasmonic solar cells.
fonte: http://nanotechweb.org/cws/article/indepth/38421