24 Apr Fotovoltaico, nuovo materiale quantistico raggiunge un’efficienza del 190%
Un team di ricercatori presso la Lehigh University ha recentemente annunciato una scoperta che potrebbe trasformare radicalmente il settore dell’energia solare.
Grazie a un innovativo materiale quantistico, composto da atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno, le prestazioni delle celle solari potrebbero migliorare in modo significativo.
Questo nuovo materiale ha dimostrato un assorbimento solare medio dell’80% e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%, aprendo nuove prospettive per l’adozione diffusa delle tecnologie fotovoltaiche.
Gli scienziati responsabili dello studio, Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma, hanno sviluppato un materiale quantistico innovativo che promette di rivoluzionare il settore fotovoltaico, migliorando l’efficienza e aprendo nuove prospettive per l’adozione diffusa delle tecnologie solari.
Questo nuovo materiale, composto da atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno, ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80% e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190% quando impiegato come strato attivo in una cella prototipo. I risultati ottenuti da Kastuar e Ekuma superano di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio, aprendo la strada a nuovi livelli di prestazioni nel campo dei materiali fotovoltaici.
L’efficienza quantistica esterna (EQE), il parametro chiave in questa scoperta, rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. Tradizionalmente, l’EQE massimo è del 100%, ma recenti sviluppi hanno dimostrato la capacità di superare questo limite grazie a materiali avanzati come quello sviluppato dalla Lehigh University.
Partendo da una base concettuale delle celle solari a banda intermedia (IBSC), Kastuar e Ekuma hanno sfruttato gli stati di una banda intermedia per consentire una maggiore generazione di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi. Questi stati sono stati ottimizzati all’interno dei gap di sottobanda del nuovo materiale quantistico, migliorando notevolmente l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro solare, dal vicino infrarosso alla luce visibile.
Il cuore di questa innovazione risiede nell’uso strategico dei “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Inserendo atomi di rame tra gli strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno, i ricercatori hanno creato un materiale quantistico altamente promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza. Questo nuovo materiale potrebbe giocare un ruolo cruciale nell’affrontare il crescente fabbisogno energetico globale, offrendo una soluzione sostenibile e innovativa per la produzione di energia solare.
L’entusiasmo intorno a questa scoperta è palpabile, con molte prospettive future per l’integrazione pratica di questo materiale avanzato nelle tecnologie fotovoltaiche.