Energia solare: una rivoluzione con grafene e molibdenite?

Un gruppo di ricercatori del prestigioso MIT ha appena pubblicato un articolo secondo cui, combinando il grafene con la molibdenite, sarebbe possibile fabbricare celle solari rivoluzionarie, così sottili da superare tutte le tecnologie esistenti. Le ricerche su dispositivi capaci di catturare l'energia solare utilizzando il grafene sono particolarmente numerose da un po' di tempo. Alcuni cercano di realizzare fototransistor con questo straordinario materiale, ma ciò che più fa sognare e che avrebbe il maggiore impatto sulla nostra vita è la possibilità di creare celle fotovoltaiche rivoluzionarie.

Un gruppo di ricercatori del celebre MIT ha appena pubblicato su Nano Letters un articolo su un nuovo tipo di celle solari al grafene. A prima vista, le prestazioni sono deludenti. La cella fotovoltaica dei ricercatori è nettamente meno efficiente delle celle standard, poiché il rendimento è solo dell'1-2% per la cella a base di grafene, mentre quelle al silicio raggiungono il 15-20%.

Grafene e TMD, la ricetta miracolosa

Ma se ci limitassimo a queste considerazioni, perderemmo un punto importante. Lo spessore della cella dei ricercatori del MIT è appena superiore a due atomi, poiché è costituita da un impilamento di un foglio di grafene e di un secondo foglio quasi monoatomico. Questo secondo foglio è costituito dalla combinazione di un metallo di transizione, come il molibdeno, e di un diclogenuro (un composto la cui formula contiene due ioni con due cariche negative, derivati da elementi della 16ª colonna della tavola periodica come l'ossigeno, lo zolfo o il selenio). Il materiale che costituisce questo secondo strato è quindi un esempio di ciò che in inglese si chiama transition metal dichalcogenides (TMD). Un TMD ben noto è la molibdenite, presentata qualche tempo fa come concorrente del grafene per la realizzazione di transistor.

Questa cella al grafene e TMD è centinaia di migliaia di volte più sottile di una cella fotovoltaica convenzionale. A parità di peso, i sensori solari costituiti da tali celle sono notevolmente più efficienti di tutti i modelli attuali. Sarebbero particolarmente adatti per equipaggiare aerei, satelliti o sonde spaziali. Inoltre, molto resistenti ai raggi UV, all'aria e all'umidità, non hanno bisogno di essere ricoperte da uno strato di vetro. Infine, la molibdenite è molto abbondante sulla Terra.

Un record... per celle fotovoltaiche ancora teoriche

Con tali proprietà, sembra un sogno, e questo giustifica pienamente l'appellativo di materiale miracoloso per il grafene. La rivoluzione dell'energia solare sembra a portata di mano, ma effettivamente, per ora, stiamo sognando...

Il lavoro dei ricercatori del MIT è infatti puramente teorico e si basa solo su calcoli. Inoltre, non sappiamo ancora come esfoliare la molibdenite in modo industriale. Ma quest'ultimo ostacolo sembra lontano dall'essere insormontabile. Tuttavia, ci sono molti TMD possibili che aspettano di essere esplorati in combinazione con il grafene. Chi può prevedere cosa daranno le nanotecnologie con questi materiali nei prossimi dieci anni?

Fonte: futura-sciences.com