Ci sarà il grafene nel fotovoltaico del futuro?

di Bartolomeo Buscema

 

 

Modello molecolare del grafene. Si noti la struttura a celle esagonali

Nel 2004, Andre Geim e Konstatin Novoselov, giocando con un nastro adesivo e un blocco di grafite (sì, proprio quello delle mine delle matite), scoprirono quasi per caso il materiale più sottile del mondo, costituito da un solo strato di atomi di carbonio. Il grafene è talmente sottile che per arrivare a un millimetro di spessore ci vogliono tre milione di fogli. Grazie alle formidabili proprietà "quantiche", il grafene sarà il materiale con il quale si costruiranno aerei superleggeri, connessioni Internet velocissime, batterie di accumulo elettrico più compatte e durature, e, secondo una ricerca recentemente pubblicata su Nature Physics, pannelli fotovoltaici ad altissima efficienza.

Una proprietà del grafene risiede nella generazione di tanti elettroni per ogni fotone ricevuto: una condizione ottimale per l'utilizzo dei pannelli fotovoltaici che, come noto, trasformano la radiazione luminosa in elettricità.          

Ricordiamo che nella maggior parte dei materiali utilizzati nei pannelli fotovoltaici, ogni fotone assorbito genera un elettrone.

La scoperta dovuta alla collaborazione di un insieme di enti di ricerca e università, tra cui citiamo l’Universitat Politècnica de Catalunya, il Massachusetts Institute of Technology, l'Università di Cambridge negli Usa, il Max Planck Institute, apre strade inaspettate per l’aumento dell’efficienza dei pannelli  fotovoltaici.

In particolare, i ricercatori hanno inviato un numero noto di fotoni, con differenti energie, cioè con differenti colori, su strato singolo di grafene notando che con i fotoni con alta energia (radiazione ultravioletta) si generano un numero maggiore di elettroni rispetto fotoni che hanno una bassa energia (infrarosso). Il fatto che il numero di elettroni generati aumenti in maniera lineare all'aumentare dell'energia dei fotoni, ci mostra che il grafene è in grado di convertire efficacemente la luce anche nello spettro del visibile. E’ bene ricordarlo che l’aumento dell’efficienza è il punto nodale per una larga diffusione dei pannelli fotovoltaici e di conseguenza per una crescita dell’industria del fotovoltaico.

Non è un caso che la Commissione Europea, convinta delle potenzialità del grafene, abbia stanziato, lo scorso mese, un miliardo di euro, in dieci anni, per finanziare la ricerca a largo spettro che vede, tra l'altro, il nostro Consiglio nazionale per le ricerche tra i coordinatori.

Il Galileo