L’ingrediente segreto degli scienziati russi

Quando pensi alla ricerca scientifica, pensi a Hollywood.

È facile immaginare uno scienziato russo.

In camice bianco, che lavora come fisico in una grande centrale nucleare.

Ma la scienza russa non è fatta solo di nucleare e spazio, ma anche di fotovoltaico.

Questa volta la rivoluzione potrebbe arrivare dal lontano est.

Più precisamente da Mosca.

All’Università Nazionale di Ricerca Nucleare MEPhl si sta studiando un nuovo modo di gestire i micro sistemi di particelle. Proprio come quelli attualmente presenti nelle celle fotovoltaiche.

La nuova tecnologia che sta prendendo forma all’Università moscovita permetterà di creare un nuovo materiale composto da punti quantici, che potranno essere utilizzati per creare nuovi tipi di elementi fotovoltaici con una riduzione notevole dei costi e una migliore resa nel tempo.

Ma lasciamo il tecnichese e andiamo più a fondo nella ricerca pubblicata nel “Journal of Physics Chemistry Letters” nella quale viene spiegata questa scoperta.

Come funzionano gli attuali impianti fotovoltaici

Per comprendere la scoperta, dobbiamo prima sapere come funzionano oggi le celle fotovoltaiche.

Nelle celle fotovoltaiche ci sono dei materiali inorganici a base di silicio che conducono l’elettricità (semiconduttori che conducono l’elettricità in base alla temperatura).

Ma questi materiali hanno dei problemi: siccome non possono gestire tutto lo spettro luminoso (radiazione infrarossa), ne tralasciano una parte. Quindi il rendimento delle batterie fatte di silicio è di circa il 20%.

Inoltre, la costruzione delle batterie in silicio è un processo complesso e costoso. Anche se oggi, grazie ai processi avanzati e le nuove tecnologie, questo svantaggio si fa sentire sempre di meno al consumatore finale.

Un esempio di questa tecnologia all’avanguardia per le batterie in silicio la puoi leggere qui.

Per aumentare le prestazioni delle celle, gli scienziati stanno studiano materiali diversi dal silicio.

Ad esempio le perovskiti, di cui abbiamo parlato qui, ma anche semiconduttori organici o nanoibridi.

Questo permetterà in un futuro molto prossimo di costruire batterie solari meno costose ma che allo stesso tempo saranno in grado di assorbire più luce solare (sfruttando una gamma spettrale più ampia).

La scoperta degli scienziati russi

Quello che hanno fatto è stato creare dei nanocristalli semiconduttori di materiale nanoibrido, chiamati punti quantici.

Questi nanocristalli sono ricoperti da ligandi, delle particolari molecole organiche che impediscono ai punti quantici di incollarsi.

In questo modo i punti quantici mantengono le loro proprietà individuali creando un ambiente compatto che consente all’elettricità di passare attraverso, con una modalità “a salto”.

Vladimir Nikitenko , autore della ricerca e professore della cattedra di fisica degli ambienti condensati del MEPhl, commenta: “Nel lavoro pubblicato viene mostrato come il trasferimento della carica e dell’energia nei condensati di punti quantici si possa descrivere con un formalismo comparativamente semplice di modello di acquisizione multipla: ciò semplifica significativamente la questione della simulazione teorica del trasporto, necessaria per l’ottimizzazione delle caratteristiche optoelettroniche dei congegni basati sui condensati di punti quantici”.

In sostanza, gli scienziati hanno scoperto che cambiare la misura dei punti quantici (i nanocristalli) permetteva di modificare le caratteristiche degli elementi solari. Quindi allargare lo spettro solare e aumentare quel 20% che limita gli attuali pannelli solari. Questo procedimento permetterà non solo di avere celle solari più efficienti, ma anche più economiche perché la preparazione di questi condensati di cristalli avviene in modo semplice ed economico.

La cosa interessante è che la ricerca sui nanocristalli non si ferma al fotovoltaico, ma va oltre.

“I materiali nanoibridi con punti quantici” commenta Aleksandr Cistjakov, co-autore dello studio e professore della cattedra di fisica di sistemi micro e nano del MEPhl ”possono essere impiegati non solo per la creazione di elementi fotovoltaici o LED, ma anche per strutture semiconduttrici più complesse, ad esempio quelle che poi potranno essere utilizzate per realizzare sensori ultrasensibili di nuova generazione”.

Questo è ciò che ci aspetta nel prossimo futuro.

Tra pochi anni probabilmente il silicio non verrà più utilizzato nelle celle solari.

Questo è il risparmio del futuro. Ma adesso?

Hai mai fatto un conto annuale di quanto spendi in bolletta utilizzando le fonti energetiche tradizionali?

La tecnologia di oggi ha consentito al fotovoltaico di essere accessibile a tutti e così di permettere un consistente risparmio nel tempo. Quantificabile e concreto.

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Francesca Chiappetti

Ufficio amministrativo