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Scienziati dell'Università della Pennsylvania stanno creando celle solari da un materiale insolito: dichalcogenides di metalli di transizione (DPM) convenzionalmente bidimensionali. Questi materiali hanno un'efficienza relativamente bassa nel convertire la luce in elettricità, ma sono cento volte più leggeri dei moderni pannelli fotografici in silicio. Per lo spazio, il peso ridotto è un vantaggio decisivo. Ma c'è ancora del lavoro da fare sui pannelli con DPM.
Lo spessore del film DPM non è superiore a pochi atomi. Questo è di diversi ordini di grandezza più sottile dello strato di silicio o arseniuro di gallio nei moderni pannelli fotografici. Ciò consentirà di rendere le celle solari DPM cento volte o più più leggere. Per espandere la presenza umana nello spazio – in orbita, sulle lune e su altri pianeti – il peso del carico trasportato dalla Terra sarà fondamentale. Verrà il momento e il silicio nell'energia spaziale dovrà essere abbandonato. E poi, ne sono certi i ricercatori, arriverà l'età d'oro dei fotopannelli leggeri fatti di dicalcogenuri di metalli di transizione.
Tuttavia, i materiali DPM presentano uno svantaggio significativo. Tutti i campioni di fotocellule creati fino ad oggi sulla loro base hanno dimostrato un'efficienza non superiore al 5%. In termini di peso è ancora migliore del silicio, ma nel caso ideale è necessario aumentare l'efficienza del materiale promettente, cosa che, ad esempio, si può fare ottimizzando la struttura della fotocellula. Questo è esattamente ciò che hanno fatto gli scienziati dell'Università della Pennsylvania e hanno ottenuto un notevole successo: hanno proposto una struttura di una cella DPM con un'efficienza del 12%.
Va chiarito che l'efficienza dichiarata è stata raggiunta sul modello digitale della fotocellula. I ricercatori hanno deciso di iniziare non con gli esperimenti, ma con la modellazione, il che ha un certo senso: in questo modo è più economico e più veloce. Ma sulla base del modello digitale e dei metodi sviluppati, gli esperti sono fiduciosi che loro o i loro colleghi saranno in grado di presentare campioni fisici di celle solari da dichalcogenuri di metalli di transizione con un'efficienza di almeno il 10% nei prossimi quattro o cinque anni .
Il segreto dello sviluppo, di cui gli scienziati hanno parlato nell'ultimo numero della rivista Device, sta nella struttura multistrato dell'elemento (pellicola su pellicola, quando iniziano a funzionare numerose ri-riflessioni di fotoni), oltre che nella progettazione degli elettrodi, che consente di controllare efficacemente gli eccitoni, i principali elementi attivi delle strutture DPM bidimensionali. Ma tutto questo è ancora sulla carta. Attendiamo l'attuazione pratica.
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