Fotovoltaico a prezzi più bassi con la pirite

0

Per abbattere i costi dei fotovoltaici gli scienziati stanno cercando materiali sempre meno costosi oltre il tradizionale silicio per convertire efficacemente la luce solare in energia elettrica, come la pirite.

pirite per fotovoltaicoUn gruppo di ricerca dell’Università del Wisconsin-Madison ha scoperto che i miglioramenti dei rendimenti della pirite di ferro – un composto a buon mercato che lo rende un minerale comune, conosciuto anche come l’oro degli stolti – potrebbero portare a celle solari ancora più efficienti delle attuali e soprattutto a basso costo.

La pirite di ferro finora aveva un’efficienza di conversione troppo bassa per essere usata nelle celle fotovoltaiche. “Pensiamo di aver capito perché la pirite finora non ha funzionato”, spiega il professore Song Jin.

“Sebbene la maggior parte delle celle fotovoltaiche commerciali oggi siano costruite con il silicio, lo strato per raccogliere la luce deve essere relativamente spesso e puro, rendendo il processo di produzione costoso e dispendioso di energia” dice Jin.

Uno strato di pirite di ferro – un composto di atomi di ferro e zolfo – potrebbe essere 1000 volte più sottile del silicio e ancora più efficiente nell’assorbire la luce solare.

Come il silicio, anche il ferro e lo zolfo sono elementi comuni nella crosta terrestre: celle solari pirite di ferro potrebbero avere un significativo vantaggio economico nella distribuzione su larga scala. Infatti, una precedente ricerca che aveva comparato fattori quali efficienza teorica, disponibilità del materiale e costo di estrazione avevano posto la pirite in cima alla lista di candidati low cost tra i materiali per moduli fotovoltaici di grandi dimensioni.

Nell’edizione on line del Journal of American Chemical Society, gli scienziati dell’Università di Wisconsin-Madison spiegano come abbiano identificato dei difetti nel corpo della pirite come causa della sua inefficienza. La ricerca è stata sostenuta dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

In un materiale fotovoltaico, l’assorbimento della luce solare crea cariche opposte che devono essere separate per convertire la luce solare in elettricità. “L’efficienza di una cella solare fotovoltaica può essere giudicata da tre parametri – spiega Jin – e le celle solari in pirite erano quasi totalmente carenti in uno dei tre: la tensione. Senza tensione, una cella non può produrre elettricità. Eppure sulla base dei suoi parametri essenziali, la pirite di ferro dovrebbe essere un buon materiale solare. Volevamo scoprire perché aveva un rendimento così basso“.

“Abbiamo fatto un sacco di misurazioni e studi diversi per analizzare globalmente il problema- dice un altro ricercatore del team, Caban-Acevedo – e pensiamo di aver pienamente e definitivamente dimostrato perché la pirite, come materiale solare, non è finora stata efficiente.”

Nell’esplorare perché la pirite non è in grado di creare sufficiente elettricità fotovoltaica, molti ricercatori hanno esaminato la superficie dei cristalli, ma Caban-Acevedo e Jin hanno guardato anche dentro al materiale. “Se si pensa alla pirite come a un corpo, molti si sono concentrati sulla pelle, noi abbiamo guardato anche il cuore”, dice Caban-Acevedo, “e pensiamo che i problemi principali si trovino all’interno, anche se ci sono problemi anche sulla pelle. ”

I problemi interni si verificano quando un atomo di zolfo non è presente nella sede prevista della struttura cristallina. Questi difetti sono intrinseci alle caratteristiche del materiale pirite di ferro e sono presenti anche in cristalli purissimi. La loro presenza in gran numero causa la mancanza di rendimento delle celle solari basate su cristalli di pirite di ferro.

“La scienza avanza per comprendere le cause – conclude Jin – Il nostro messaggio è che ora capiamo perché la pirite non funziona. Se non si capisce qualcosa, si deve cercare di risolvere il problema per tentativi ed errori. Una volta capito, per superare l’ostacolo è possibile utilizzare il design razionale.” Per design razionale in chimica si intende la creazione di nuove molecole con una certa funzionalità, basate sulla capacità di prevedere come la struttura della molecola influenzerà il suo comportamento attraverso modelli fisici.

Condividi.

L'autore

Elena Liziero

Neomamma geek, blogger e giornalista, mi piace tutto ciò che riguarda la comunicazione, le eco-innovazioni e la creatività.

Lascia un Commento