La cella fotovoltaica che dal sole produce direttamente carburante

L’idrogeno prodotto a partire dalle rinnovabili è da sempre visto come una soluzione promettente e versatile per accumulare energia pulita sotto forma di carburante. Nell’ottenere il combustibile pulito dal fotovoltaico, normalmente si abbinano moduli al silicio che producono elettricità a dispositivi che con quell’energia compiono l’elettrolisi, scindendo molecole d’acqua in idrogeno ed ossigeno. Un metodo piuttosto costoso. Da tempo si sta lavorando a celle fotovoltaiche in grado di fare direttamente l’elettrolisi, cioè celle che a partire dalla luce del sole producono carburante anziché energia elettrica.

Su questa strada ora si è fatto un grosso passo avanti grazie alle ricerche compiute nei laboratori della Eindhoven University of Technology: lì si è creata una cella al fosfuro di gallio (GaP) che, grazie ad una soluzione nanotecnologica, ha un’efficienza di 10 volte maggiore rispetto a celle analoghe nel convertire l’energia solare in idrogeno e può essere realizzata usando una quantità di 10mila volte inferiore del prezioso materiale.

Il GaP ha buone proprietà elettriche, ma ha l’inconveniente di non assorbire bene la luce quando è in forma di lastra piana, come utilizzato nelle celle solari realizzate finora con questo materiale. I ricercatori dell’università di Eindhoven hanno superato questo problema grazie alle nanotecnologie: hanno ottenuto una una griglia di molto piccoli nanofili di GaP, ciascuno di circa cinquecento nanometri (milionesimi di millimetro) di lunghezza e novanta nanometri di spessore (vedi immagine).

Questa soluzione ha potenziato di un fattore 10 l’efficienza delle celle in questione nel convertire l’energia del sole in idrogeno. La si è portata al 2,9 per cento, un record per le celle al GaP, anche se il valore è ancora ben lontano dal 15% di efficienza raggiunto dalle celle al silicio accoppiate ad una batteria per l’elettrolisi.

Ma il punto di forza delle nuove celle realizzate a Eindhoven non è solo l’efficienza migliorata: hanno anche le carte in regola per essere molto più economiche. Spiega il coordinatore della ricerca, il professor Erik Bakker: “Per la struttura a nanofili abbiamo bisogno di diecimila volte meno del prezioso GaP rispetto a in celle con superficie piana. Cosa che rende questi tipi di cellule potenzialmente molto più economico. Inoltre, il GaP è anche in grado di estrarre l’ossigeno dall’acqua – in questo modo si ha in realtà una cella a combustibile in cui è possibile stoccare temporaneamente l’energia solare. In breve, per il futuro dei combustibili solari il fosfuro di gallio è una soluzione che non si può più ignorare.”

• Lo studio: Anthony Standing et al., Efficient water reduction with gallium phosphide nanowires, Nature Communications (17 July 2015) DOI: 10.1038/ncomms8824
• Il comunicato fornitoci dalla Eindhoven University of Technology e pubblicato nella nostra sezione English