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Cella solare invisibile adatta per vetri di finestre

23.07.2022

Un team di scienziati dell'Università di Tohoka (Giappone) ha creato una cella solare quasi invisibile utilizzando l'ossido di indio-stagno (ITO) come elettrodo trasparente e il disolfuro di tungsteno (WS2) come strato fotoattivo. Hanno pubblicato i risultati dello studio sulla rivista scientifica Nature.

È interessante notare che la trasparenza della batteria solare raggiunge il 79%. Ciò consentirà in futuro di utilizzare questi dispositivi per attrezzare case “smart”, inserendoli nelle finestre anziché nei vetri, per coprire gli schermi di vari gadget come uno smartphone e un braccialetto fitness. Il pannello solare trasparente alimenterà i dispositivi indossabili e mobili, evitando alle persone di dover portare un caricabatterie e dipendere da una presa di corrente.

WS2 (disolfuro di tungsteno) è un semiconduttore monostrato sottile composto da un metallo di transizione e un calcogeno. Secondo gli scienziati, questo materiale è ideale per creare pannelli solari praticamente "invisibili". Il legame di ossido di indio-stagno e disolfuro di tungsteno (ITO-WS2) si ottiene spruzzando ITO su un substrato di quarzo e facendo crescere un monostrato WS2 mediante deposizione di vapore chimico. La barriera di contatto tra WS2 e ITO è stata controllata depositando sottili strati di metallo sopra ITO (Mx/ITO) e uno strato sottile di WO3 tra Mx/ITO e il monostrato WS2.

Di conseguenza, l'altezza della barriera Schottky è aumentata notevolmente (fino a 220 meV), aumentando l'efficienza della separazione dei portatori di carica in questa batteria solare. La barriera Schottky è una barriera che appare nello strato di contatto di un semiconduttore adiacente a un metallo, pari alla differenza nelle funzioni di lavoro del metallo e del semiconduttore.

Di conseguenza, i ricercatori hanno scoperto che l'efficienza di conversione dell'energia della cella solare ottimizzata per gli elettrodi (WO3/Mx/ITO) era oltre 1000 volte superiore a quella di un dispositivo che utilizza un elettrodo ITO convenzionale.

I ricercatori hanno calcolato che una cella solare da 1 cm con una trasmissione della luce visibile media molto elevata (79%) potrebbe aumentare la sua potenza totale a 420 pW. Questo è diventato chiaro nel corso degli esperimenti che gli scienziati hanno condotto più volte di seguito.

Solo negli USA l'area delle superfici vetrate va dai 5 ai 7 miliardi di metri quadrati. m - dagli schermi dei telefoni ai grattacieli. "Immagina l'enorme quantità di elettricità che potrebbe essere prodotta se potessimo glassare queste aree con tali pannelli solari".

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