Nello sviluppo di celle per il settore fotovoltaico, grande importanza è ricoperta dall’efficienza, ma anche dalla durata nel tempo. In alternativa ai sistemi tradizionali, si sta lavorando sfruttando come base di partenza celle polimeriche, che impiegano polimeri conduttori. I più significativi incrementi di qualità nella realizzazione di questi dispositivi si stanno avendo in questi anni, grazie alla disponibilità dei cosiddetti nanomateriali. Nello specifico, oggi si punta sui progetti che comprendono celle polimeriche organiche, che accoppiano nanomateriali fotoattivi inorganici a sottili pellicole organiche.
Questo sta portando a una graduale rivoluzione nell’approccio costruttivo e, come conseguenza, sta consentendo di approfondire la conoscenza di numerosi materiali sintetici. I nanomateriali così sviluppati sono in grado di assorbire una quantità superiore di fotoni, in quanto capaci di recepire una porzione di radiazione solare più ampia. L’impiego di simili strutture può inoltre avere più valenze, assicurandone l’uso, per esempio, per il trasporto di elettroni e della relativa carica, generata durante la fase di assorbimento della luce.
Nelle celle ibride (che includono semiconduttori organici e non), questa tecnologia ha permesso di “forgiare” nuove strutture molecolari al carbonio, costituite da nanotubi che dovrebbero assicurare maggiore efficienza e ridurre le problematiche solitamente associate alle celle polimeriche di base.
La continua modificazione delle strutture particellari ha permesso di generare strutture costruite ad hoc, appositamente sviluppate per assorbire la luce al meglio possibile. Nello specifico, si è dimostrato che particolari nanocristalli inorganici sono in grado di assorbire fotoni contenuti in fasci di luce ultravioletta. Le strutture nanoscopiche consentono la conversione di questa energia in fotoni impiegabili nel tradizionale processo fotovoltaico, che porta alla generazione di energia attiva. Questi materiali sono definiti Quantum Dots o “punti quantici” e sono in grado di migliorare sensibilmente l’efficienza delle singole celle.
A livello costruttivo, questi dispositivi sono realizzati a partire da un substrato di silicio ricoperto da un sottile film di nanocristalli Quantum Dots. Si tratta di una tecnologia che si sta sviluppando in questi anni ma, secondo alcune stime, potrà garantire un’efficienza di conversione fino a un massimo teorico del 50%. Questo grazie alla capacità delle nanostrutture di interagire con determinate frequenze dello spettro solare, assicurando una migliore capacità di ricezione dei fotoni.
Il passo successivo è costituito dalla realizzazione di unità effettivamente integrabili nel mondo reale, sfruttando innovativi processi di applicazione. Oltre al più tradizionale film sottile, si sta lavorando per la realizzazione di vere e proprio vernici capaci di catturare e convertire la luce in energia.