GRAFENE: massima conversione istantanea dell’energia solare
Lo studio di IFCO, pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, ha permesso di creare dei convertitori basati su fotorivelatori al grafene molto efficienti.
Massimizzare la trasformazione della luce in energia elettrica è uno degli obiettivi più importanti per numerosi settori della ricerca tecnologica, da quelli che trattano energia solare ai settori che si occupano di accumulatori. Grazie al grafene questo processo potrebbe diventare molto più efficiente: a dimostrarlo uno studio dell’Institute of Photonic Sciences (ICFO).
Il grafene è uno tra i materiali migliori per la conversione ultraveloce dei fotoni in segnali elettrici; finora però le sue potenzialità non erano del tutto chiare. Lo studio “Generation of photovoltage in graphene on a femtosecond timescale through efficient carrier heating”, pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, ha permesso di creare dei convertitori basati su fotorivelatori al grafene molto efficienti.
Il nuovo dispositivo messo a punto dai ricercatori ICFO permette di convertire la luce in elettricità in meno di 50 femtosecondi, un tempo pari a un ventesimo di milionesimo di milionesimo di secondo. Questo grazie a una sollecitazione tramite impulsi laser e a un “read out” particolarmente sensibile.
Klaas-Jan Tielrooij, a capo del gruppo dell’ICFO, ha spiegato: "L’esperimento combina in modo univoco le capacità degli impulsi ultraveloci ottenuti da singoli fotoni con le potenzialità del grafene. Grazie alla risposta non lineare del materiale siamo stati in grado di osservare tempi di risposta brevissimi, pari a femtosecondi".
La creazione di convertitori al grafene è possibile grazie alla veloce interazione tra tutti i vettori della banda di conduzione del materiale: questa interazione comporta una rapida distribuzione di elettroni con una temperatura elevata. In questo modo, spiegano i ricercatori, l’energia assorbita dalla luce viene convertita in calore in tempi molto rapidi.
Il calore generato dagli elettroni viene convertito subito dopo in elettricità grazie ad un interfaccia a base di grafene. Questo effetto foto-termoelettrico è praticamente istantaneo e consente la conversione ultraveloce della luce assorbita in segnali elettrici. Klaas-Jan Tielrooij ha concluso: "È incredibile come il grafene permetta una rilevazione non lineare di impulsi che viaggiano su piste ultraveloci, così impiegano solo pochi femtosecondi per diventare energia elettrica. I fotorivelatori al grafene continuano a mostrare reazioni affascinanti, che potrebbero migliorare una vasta gamma di applicazioni nel settore energetico".
