Celle fotovoltaiche e lampade a LED iper performanti sono due delle applicazioni possibili dei risultati del progetto H2020 SONAR coordinato dal Politecnico di Milano.
“Vogliamo riuscire a unire particolari nanocristalli di semiconduttori, detti “drogati”, con materiali dello spessore di uno o pochi atomi, quali ad esempio il grafene o il solfuro di molibdeno – spiega Francesco Scotognella del Dipartimento di Fisica dell’ateneo - ciò permetterà la fabbricazione di nuovi tipi di materiali con proprietà ottiche uniche”.
Questo particolare tipo di nanocristalli ha dimensioni nell’ordine del miliardesimo di metro ed è ottenuto con tecniche chimiche a un costo molto inferiore rispetto alle convenzionali fabbricazioni dei semiconduttori. Tali semiconduttori, come l’ossido di zinco, l’ossido di stagno o le leghe di rame e zolfo, presentano opportuni difetti nella struttura cristallina (drogaggio) che permettono al materiale di avere un numero di elettroni necessari alla conduzione simile a quello di metalli come argento e oro. Tuttavia, mentre i nanocristalli metallici assorbono luce nel visibile, quelli di semiconduttori drogati assorbono luce nell’area dell’infrarosso: il drogaggio controllato (controllo del numero di difetti) permette di spostare l’assorbimento di tutta la radiazione solare nell’infrarosso.
Di conseguenza, l’accoppiamento dell’assorbimento di luce dei nanocristalli con solfuro di molibdeno accrescerà la capacità di assorbimento dello spettro solare in future celle fotovoltaiche, oppure aumenterà l’intensità di emissione di LED.
L’accoppiamento dei nanocristalli con il grafene, invece, permetterà il miglioramento in termini di sensibilità di dispositivi dove il grafene agisce da materiale attivo.
Il progetto coinvolge scienziati con conoscenze complementari in chimica, fisica, spettroscopia, microscopia, architettura dei dispositivi tra Europa e Stati Uniti d’America. Oltre al Politecnico di Milano, partecipano a SONAR la Technische Universitaet Berlin, l’Istituto Italiano di Tecnologia e la Vrije Universiteit Amsterdam. I partner USA sono Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory (California), Ohio University (Ohio), Columbia University (New York), University of Texas at Austin (Texas).
