Ricerca e sviluppo di celle solar ad alta efficienza e costi ridotti

Tra le fonti di energia rinnovabile, i sistemi solari (in particolare quelli fotovoltaici) si contraddistinguono come soluzione praticabile per soddisfare la crescente domanda mondiale di energia, mitigando al contempo gli effetti ambientali e contribuendo al raggiungimento di alcuni degli Obiettivi dello Sviluppo Sostenibile prescritti per il 2030 dalle Nazioni Unite. L'attuale mercato delle applicazioni fotovoltaiche a terra è ampiamente dominato dalle celle solari al silicio e, in misura minore, da quelle a film sottile (basate su CdTe e Cu(In,Ga)Se2), con efficienze di conversione della potenza della radiazione solare (PCE) non superiori al 25%. Ulteriori miglioramenti della PCE di tali celle sono tuttavia limitati da meccanismi fisici fondamentali e vincoli tecnologici. Una strategia promettente per superare queste limitazioni passa attraverso lo sviluppo di celle solari nanostrutturate, ovverosia basate sull’impiego di volumi ridotti di materiali semiconduttori nanocristallini, consentendo al contempo di sfruttare meccanismi fisici nuovi e più efficienti per l'assorbimento dell'energia solare e la sua conversione in elettricità ed a costi inferiori (FV di III generazione). Il gruppo di Fisica e Tecnologia dei Semiconduttori (SPT) del Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell'Univ. del Salento è attivamente impegnato in questo campo di ricerca, con l'obiettivo di sviluppare la prossima generazione di celle solari nanocristalline ad alta efficienza e basso costo. A tal fine, il gruppo studia la sintesi su scala nanometrica di materiali quasi unidimensionali (i cosiddetti nanofili) e bidimensionali (grafene e composti similari) mediante metodi di deposizione avanzati, come l'epitassia da fase vapore mediante metallorganici (MOVPE), la deposizione chimica da vapore (CVD) e l'epitassia da fascio molecolare (MBE). Verranno illustrati i principi di tali metodi e l’applicazione alla sintesi di nanofili e materiali bidimensionali (multistrato), insieme ad esempi di nanostrutture realizzate presso il Lab. SPT e le loro potenzialità per la fabbricazione di celle solari innovative ad alta efficienza.