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Celle solari: semiconduttori più efficienti con nuovo catalizzatore

Celle solari: semiconduttori più efficienti con nuovo catalizzatore

Fonte immagine: Pixabay

Un nuovo catalizzatore ha reso più stabili ed efficienti i semiconduttori delle celle solari usate per la fotosintesi artificiale.

Un nuovo catalizzatore usato per la scissione dell’acqua aumenterà l’efficienza delle celle solari. La tecnologia è frutto del lavoro di ricerca del Lawrence Berkeley National Laboratory, istituto finanziato dal dipartimento dell’energia americano.

Gli scienziati hanno scoperto come sfruttare le proprietà chimiche del catalizzatore in una cella solare. Il metodo migliorerà l’efficienza e la stabilità della fotosintesi artificiale. I risultati dello studio sono stati illustrati sulla rivista Nature Materials.


Il progetto è stato avviato dai ricercatori del Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP), fondato nel 2010 dal dipartimento dell’energia e diretto dal California Institute of Technology. L’istituto di ricerca è nato per sviluppare un metodo efficiente e competitivo per trasformare in carburante la luce solare, l’acqua e la CO2.

Come spiega Ian Sharp, uno degli autori della ricerca, un simile sistema di conversione per essere conveniente deve durare oltre 20 anni senza necessità di riparazioni. Purtroppo l’ambiente in cui avviene la fotosintesi artificiale è popolato da sostanze chimiche altamente corrosive. Queste sostanze danneggiano i semiconduttori impiegati per assorbire la luce solare e alimentare il dispositivo.


Gli strati protettivi usati per evitare la degradazione dei semiconduttori sono troppo spessi e chimicamente inattivi, caratteristiche che non si conciliano con le prestazioni richieste a un catalizzatore efficiente.

La tecnologia deve essere in grado di scindere l’acqua per immagazzinare l’energia della luce solare in legami chimici. I catalizzatori più efficienti sono permeabili e instabili. I ricercatori hanno risolto il problema ingegnerizzando un film in grado di resistere alle reazioni chimiche senza danneggiare i semiconduttori.

Il film è stato creato in un unico processo, usando una tecnica di deposizione atomica avanzata che garantisce un alto livello di precisione. Il catalizzatore funge anche da strato protettivo, fornendo un’interfaccia stabile, garantendo il passaggio di più luce solare e favorendo il trasferimento delle cariche ai siti in cui avviene la catalisi.

Il primo strato del film è composto da una forma nanocristallina di ossido di cobalto, efficiente e robusta. L’altro strato è composto da un materiale chimicamente reattivo a base di idrossido di cobalto.

Il sistema ha supportato il processo di fotosintesi artificiale per ben 3 giorni senza interruzioni, a fronte di una durata di pochi secondi conseguita con tecnologie simili.

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