Celle solari più efficienti con nanotubi di carbonio

I ricercatori del MIT hanno scoperto un nuovo modo per incrementare l’efficienza dei pannelli solari, utilizzando nanotubi di carbonio e cristalli fotonici per assorbire uno spettro più ampio di luce, che verrà quindi convertita dalle celle solari in energia elettrica. La tecnica, sviluppata da un team di sette persone e descritta sulla rivista Nature Nanotechnology, semplifica anche l’immagazzinamento dell’energia per un successivo utilizzo.

Le tradizionali celle solari convertono l’energia dei fotoni in elettricità quando viene superata la banda proibita del silicio, ma ciò avviene solo per alcune lunghezze d’onda della luce. Per superare questo limite, il team di ricercatori ha realizzato un dispositivo “absorber-emitter” a due strati composto da nanotubi di carbonio e cristalli fotonici. Quando il materiale si riscalda per effetto dei raggi solari, emette una luce con una determinata lunghezza d’onda che permette di superare la banda proibita del silicio.

Un dispositivo fotovoltaico basato sul silicio non può avere un’efficienza di conversione dell’energia superiore al 33,7% (limite di Shockley-Queisser), ma il sistema termofotovoltaico del MIT potrebbe raggiungere una percentuale maggiore dell’80%. Ci sono tuttavia diversi ostacoli da superare. Finora, infatti, è stata ottenuta un’efficienza del 3,2% con la possibilità di arrivare fino al 20% nei prossimi mesi, un valore sufficiente per un prodotto commerciale.

Nei loro esperimenti i ricercatori hanno usato una luce solare artificiale e scoperto che la massima efficienza si ottiene quando il dispositivo raggiunge una temperatura di 962 gradi Celsius. Si tratta di un valore molto inferiore a quello di altri sistemi termofotovoltaici, quindi conveniente anche in presenza di poca luce solare. Il sistema combina i vantaggi del solare fotovoltaico e del solare termico, per cui è adatto anche per immagazzinare l’energia. Infine, essendo basato sulle attuali tecnologie di produzione dei chip, è scalabile, compatto ed economico.