La maggior parte dei pannelli solari sono realizzati in silicio, un materiale semiconduttore ben collaudato che non è, tuttavia, privo di limitazioni. Ad esempio, il silicio perde fino al 40% dell’energia che raccoglie dalla luce solare sotto forma di calore disperso.
Alcuni ricercatori della Colorado State University stanno proponendo di realizzare celle solari utilizzando un materiale naturale abbondantemente disponibile chiamato disolfuro di molibdeno. Usando una combinazione di tecniche fotoelettrochimiche e spettroscopiche, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti che dimostrerebbero come film estremamente sottili di bisolfuro di molibdeno possano essere portatori di carica senza precedenti che un giorno potrebbero migliorare drasticamente le tecnologie solari.
Gli scienziati si erano inizialmente interessati al solfuro di molibdeno come possibile materiale solare alternativo sulla base di dati preliminari che riportavano una capacità di assorbimento della luce anche con uno spessore di soli tre atomi.
Il gruppo di ricerca ha usato uno spettrometro di assorbimento transitorio ultraveloce con sonda a pompa per misurare in modo molto preciso gli stati energetici sequenziali dei singoli elettroni del materiale mentre vengono eccitati con un impulso laser. Gli esperimenti che utilizzano questo spettrometro possono fornire istantanee di come le cariche fluiscono in un sistema.
Gli scienziati hanno poi creato una cella fotoelettrochimica utilizzando un singolo strato atomico di solfuro di molibdeno e hanno utilizzato il laser della sonda della pompa per monitorare il raffreddamento degli elettroni mentre si muovevano attraverso il materiale. Ciò che hanno scoperto è stata una conversione da luce a energia incredibilmente efficiente. Ancora più importante, gli esperimenti di spettroscopia laser hanno permesso loro di mostrare perché questa conversione efficiente è stata possibile.
Quello che hanno verificato, in particolare, è che il materiale potrebbe convertire la luce in energia così bene poiché la sua struttura cristallina gli consente di estrarre e sfruttare l’energia dei cosiddetti portatori caldi, che sono elettroni altamente energetici che vengono brevemente eccitati dai loro stati fondamentali quando vengono colpiti da un discreto quantitativo di luce visibile. I ricercatori hanno scoperto che, nella loro cella fotoelettrochimica, l’energia di questi vettori caldi veniva immediatamente convertita in fotocorrente, invece di essere persa sotto forma di calore, il che dava un vantaggio rispetto alle celle solari in silicio convenzionali.
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