Con la luce ‘compressa’ il grafene dà il meglio
Uno studio Cnr rivela per la prima volta nel grafene che un impulso luminoso brevissimo moltiplica ‘a cascata’ gli elettroni, aumentandone le potenzialità fotovoltaiche. Lo studio, condotto con Politecnico di Milano, Normale di Pisa, Università di Cambridge e Manchester, è pubblicato su Nature Communications.
![](https://energia-plus.it/wp-content/uploads/sites/5/2013/11/clip_image005-300x378.jpg)
Il grafene si conferma ‘materiale delle meraviglie’. Un team di ricercatori dell’Istituto nanoscienze (Nano-Cnr) e dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) ha osservato per la prima volta un fenomeno che potrebbe essere sfruttato per aumentare l’efficienza di dispositivi fotovoltaici come le celle solari: il grafene, sottoposto a impulsi luminosi estremamente brevi, innesca un processo di moltiplicazione a cascata degli elettroni. Il risultato, in collaborazione con Politecnico di Milano, Scuola normale superiore e Università di Cambridge e Manchester, è pubblicato su Nature Communications.
“Studiare il comportamento degli elettroni nel reticolo bidimensionale di questo materiale, che è costituito da un foglio monoatomico di atomi di carbonio, è la chiave per capirne e sfruttarne al meglio le eccezionali proprietà: conduzione di elettricità e calore migliore del rame, leggerezza e resistenza maggiori dell’acciaio”, spiega Marco Polini di Nano-Cnr di Pisa. “Un aspetto ancora poco noto, per esempio, è cosa accade agli elettroni dopo che un lampo intenso e ultra-breve di luce li ha fortemente perturbati: abbiamo pertanto indagato le primissime fasi successive alla foto-eccitazione, quando gli elettroni, riscaldati dalla luce a temperature di migliaia di gradi, si raffreddano in un tempo brevissimo”.
I ricercatori hanno dimostrato che in questo caso i fotoni incidenti innescano un processo di ‘moltiplicazione a cascata’ degli elettroni. “Un fenomeno noto come ‘carrier multiplication’, grazie al quale, per ciascun fotone assorbito dal grafene, più elettroni si mettono in moto e incrementano la corrente elettrica”, continua Polini. “La possibilità di innescare questo fenomeno potrebbe migliorare le prestazioni delle tecnologie fotovoltaiche e dei dispositivi optoelettronici in termini di efficienza, robustezza, risparmio energetico”.
“La moltiplicazione di carica è estremamente difficile da rilevare poiché dura appena un centinaio di femtosecondi, meno di un milionesimo di milionesimo di secondo!”, spiega Giulio Cerullo di Ifn-Cnr e Politecnico di Milano. “Per studiare effetti fisici su scale temporali così brevi servono impulsi luminosi altrettanto brevi, che siamo stati in grado di ottenere con tecniche di spettroscopia ultra-veloce capaci di ‘comprimere’ la luce. Il nostro esperimento rappresenta al momento l’evidenza sperimentale più chiara del fenomeno nel grafene”.
I gruppi di Nano-Cnr, Ifn-Cnr, Politecnico di Milano, Sns, Cambridge e Manchester, autori dello studio, hanno un ruolo di primo piano nella Graphene Flagship, il progetto europeo premiato con un maxi-finanziamento di un miliardo di euro per i prossimi dieci anni, che ha ufficialmente preso il via il primo ottobre scorso e coinvolge oltre 70 partner scientifici e industriali, con lo scopo di portare il grafene dai laboratori di ricerca alle applicazioni, attraverso tecnologie in una vastissima gamma di settori.
Cnr: http://www.cnr.it
Politecnico di Milano: http://www.polimi.it
Scuola normale superiore di Pisa: http://www.sns.it
Contenuti correlati
-
Sede Siemens sempre più sostenibile col nuovo impianto fotovoltaico e colonnine per la ricarica
È stata raggiunta un’ulteriore tappa nel percorso di decarbonizzazione intrapreso da Siemens, presso il suo quartier generale a Milano: si amplia l’impianto fotovoltaico e la disponibilità di colonnine per la ricarica elettrica, a testimonianza di come digitalizzazione...
-
Radici Rinnovabili è la prima CER per il Centro-Sud Italia di Senec
Radici Rinnovabili è il primo nucleo del progetto di Comunità Energetica Rinnovabile (CER) per il centro-sud di Senec, produttore nel settore dell’accumulo energetico. La CER è stata legalmente costituita a Bisaccia (AV) il 1° marzo 2024, sottoforma...
-
Transizione energetica, la spesa UE per il fotovoltaico a 42 miliardi di Euro
La spesa europea per la componentistica solare è passata dai 6 miliardi di euro del 2016 agli oltre 25 miliardi di euro del 2022 e si arriverà a 42 miliardi nel 2024, prevede EnergRed, E.S.Co. impegnata nel...
-
Osservatorio FER: crescono in Italia le rinnovabili, ma non è abbastanza
Prosegue la crescita in Italia delle energie rinnovabili: nel 2023, ai massimi storici +87% rispetto all’anno precedente, con il contributo del +345% dei potenziamenti su impianti esistenti e del +77% di nuove installazioni. Leva trainante il fotovoltaico,...
-
Aziende ortofrutticole alimentate dal sole con gli inverter SMA
Forty Fruit, azienda ortofrutticola in provincia di Taranto (San Giorgio Jonico) fondata nel 2000, ha ottimizzato il proprio impianto fotovoltaico. In particolare, il produttore ha investito in un revamping dell’impianto già esistente e contemporaneamente in un repowering,...
-
Novation Tech verso il Net Zero con il fotovoltaico installato da Centrica Business Solutions
Novation Tech, azienda che opera nella lavorazione e produzione di componenti in fibra di carbonio e materiali compositi di altissima qualità, consolida l’obiettivo di neutralità carbonica al 2030 grazie a due nuovi impianti fotovoltaici con potenza elettrica...
-
Osservatorio Sistemi di Accumulo, un 2023 da record col traino del fotovoltaico
L’aggiornamento del report Osservatorio sistemi di accumulo di ANIE Federazione aderente a Confindustria presenta il trend delle installazioni di energy storage in Italia registrati dal sistema Gaudì di Terna. Al 31 dicembre 2023 risultano installati 518.950 sistemi...
-
Partnership Simplifhy – Itsgreen per realizzare un laboratorio a idrogeno per la ricerca
Simplifhy e la Fondazione Itsgreen hanno firmato un accordo per l’istituzione di un avanzato laboratorio a idrogeno. Il laboratorio, situato nella sede di Itsgreen a Vimercate (MB), offre agli studenti dell’istituto un’opportunità unica per immergersi nella ricerca,...
-
Nasce il progetto RES: Energia In Comune
Recupero Etico Sostenibile SpA (RES), società che opera da oltre 30 anni nel settore della circular economy e della sostenibilità ambientale, quotata sul mercato EGM, annuncia la nascita del progetto RES, Energia In Comune, la comunità energetica che...
-
La mappa dell’energia solare in Italia: impianti quasi raddoppiati in due anni
Siamo a 1.603.298 impianti fotovoltaici operativi in Italia, contro i 986.313 del 2021. “Numeri che lasciano ben sperare in merito al raggiungimento degli obiettivi al 2030” sottolinea Edi Lala, fondatore della Multicompel Technology, società con sede in...