Le celle solari convenzionali possono essere sia di “tipo umido” (basate su soluzioni) che di “tipo secco” (composte da semiconduttori metallo-ossido). Di queste, le celle solari a secco hanno un leggero vantaggio su quelle a umido: sono più affidabili, ecologiche e convenienti. Inoltre, gli ossidi metallici sono adatti a sfruttare la luce UV. Nonostante tutto questo, però, il potenziale dei TPV a base di ossido di metallo non è stato pienamente esplorato fino ad ora.

A questo scopo, i ricercatori della Incheon National University, Repubblica di Corea, hanno elaborato un design innovativo per un dispositivo TPV a base di ossido di metallo. Hanno inserito uno strato ultrasottile di silicio (Si) tra due semiconduttori trasparenti di ossido di metallo con l’obiettivo di sviluppare un dispositivo TPV efficiente. Questi risultati sono stati pubblicati in uno studio su Nano Energy, che è stato reso disponibile online il 10 agosto 2020 (prima della prevista pubblicazione finale nel numero di dicembre 2020). Il Prof Joondong Kim, che ha guidato lo studio, spiega: “Il nostro obiettivo era quello di concepire una cella solare trasparente ad alta produzione di potenza, incorporando un film ultrasottile di Si amorfo tra l’ossido di zinco e l’ossido di nichel.”

Questo nuovo design costituito dal film di Si aveva tre grandi vantaggi. In primo luogo, ha permesso l’utilizzo di luce di lunghezza d’onda maggiore (rispetto ai TPV nudi). In secondo luogo, ha portato ad un’efficiente raccolta di fotoni. In terzo luogo, ha permesso un trasporto più veloce delle particelle cariche agli elettrodi. Inoltre, il design può potenzialmente generare elettricità anche in situazioni di scarsa illuminazione (per esempio, in giorni nuvolosi o piovosi). Gli scienziati hanno ulteriormente confermato la capacità di generare energia del dispositivo usandolo per far funzionare il motore DC di un ventilatore.

Sulla base di questi risultati, il team di ricerca è ottimista che l’applicabilità nella vita reale di questo nuovo design TPV sarà presto possibile. Per quanto riguarda le potenziali applicazioni, ce ne sono molte, come spiega il Prof Kim: “Speriamo di estendere l’uso del nostro design TPV a tutti i tipi di materiale, dagli edifici in vetro ai dispositivi mobili come auto elettriche, smartphone e sensori”. Non solo questo, il team è entusiasta di portare il loro design al livello successivo, utilizzando materiali innovativi come semiconduttori 2D, nanocristalli di metallo-ossidi e semiconduttori sulfidrici. Come conclude il Prof Kim, “La nostra ricerca è essenziale per un futuro verde sostenibile – specialmente per collegare il sistema di energia pulita senza o con una minima impronta di carbonio.”

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