Così il nanotech cambierà volto al mercato del fotovoltaico

Nano cristalli di silicio legati a dendrimeri per ottenere un materiale a  basso costo con migliori proprietà elettriche e ottiche da utilizzare nelle celle fotovoltaiche: questo il progetto di ricerca italiano PhotoSi della docente universitaria Paola Ceroni, finanziato dall’Unione Europea.

Il progetto

Paola Ceroni, docente di chimica generale e inorganica all’Università di Bologna, porterà avanti per cinque anni il progetto di ricerca PhotoSi, finanziato dall’Unione Europea con un milione e 200 mila euro, legato al programma Erc starting grant. L’obiettivo è arrivare a pannelli solari più efficienti di quelli attuali, meno costosi e privi di metalli potenzialmente tossici. Si parla di celle fotovoltaiche di nuova generazione perché la strada intrapresa è combinare nanocristalli di silicio, ossia minuscole particelle di silicio delle dimensioni di pochi milionesimi di millimetro (nanometri appunto), a dendrimeri cioè grosse molecole a forma di albero. La prima dei ricercatori impegnati nel progetto PhotoSi, è produrre i nano cristalli con un tecnica bottom-up, ossia partendo dal basso, e quindi assemblando le strutture molecolari. In una seconda fase si dovranno fissare i dendrimeri ai cristalli e assicurarsi che siano “legati” bene insieme. Solo dopo aver soddisfatto tali premesse si riuscirà a studiare più nello specifico come interagiranno tra loro i nanocristalli di silicio affinché l’energia solare captata venga poi convogliata e trasformata in energia elettrica. A differenza degli attuali pannelli fotovoltaici, che già contengono fogli di silicio dello spessore di un quinto di millimetro, i nanocristalli di silicio hanno il vantaggio di essere ottimi conduttori di elettricità rispetto al silicio in fogli e di far risparmiare molto materiale, in quanto minuscoli, e soldi.   Abbiamo intervistato la docente Paola Ceroni dell’Università di Bologna per saperne di più.

D: L’obiettivo del progetto PhotoSi è creare nuove celle fotovoltaiche composte da nanocristalli di silicio legati a dendrimeri. Potrebbe spiegare brevemente cosa cambia rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche (di piccole lastre di silicio) a cui siamo abituati?

R: Si tratta di un materiale completamente diverso da quello attuale e si spera possa avere migliori proprietà elettriche (trasporto e cariche) e ottiche (assorbimento e raccolta di luce) rispetto ai wafer di silicio attualmente utilizzati

D: Quali sono i passi in avanti che vi auspicate?

R: Speriamo di poter raggiungere efficienze più alte con costi ridotti.  Tra l’altro nell’ultima fase del progetto è prevista la sperimentazione del riciclaggio di wafer esausti di silicio per produrre il materiale ibrido.
Un vantaggio è l’utilizzo di materiali meno pericolosi perché tra le possibili alternative per il solare di terza generazione, alcuni ricercatori stanno studiando l’utilizzo appunto di nanocristalli di seleniuro di cadmio (CdSe). Il cadmio è molto tossico, a differenza del silicio che non lo è ed ha anche in vantaggio di essere abbondante. Inoltre ha un costo ridotto, in quanto si utilizza meno silicio rispetto alla tecnologia attuale, ottenendolo con tecniche a minor dispendio energetico.

D: Tra quanti anni indicativamente prevedete la realizzazione del primo prototipo della nuova cella fotovoltaica?

R: Dovremmo testare il materiale negli ultimi due anni del progetto, che dura complessivamente cinque anni.

D: Come ha avuto l’idea di applicare la nanotecnologia e nuovi materiali hi-tech per dei pannelli fotovoltaici?

R:Dalle ricerche che stiamo svolgendo sui dendrimeri e da articoli pubblicati da altri scienziati che utilizzavano nanocristalli di silicio, ma in campo medico.

D: Perché il progetto si chiama PhotoSi?

R: Photo deriva dal fatto che il materiale è fotoattivo, mentre Si è il simbolo del silicio.