Stoccare l’energia solare sotto forma di idrogeno è una delle modalità più promettenti nell’ambito dello sviluppo di sistemi ad energia rinnovabile completi. Per ottenere tutto ciò una delle soluzioni tecniche più sperimentata è quella delle cella foto elettrochimiche o PEC, dispositivi che utilizza l’energia solare per dividere le molecole d’acqua rilasciando idrogeno (H2) e ossigeno (O2). In questo contesto i film sottili in solfuro di zinco rame stagnato (CZTS) e diseleniuro di indio rame zincato (ZCIS) hanno mostrato notevoli efficienze nel fotovoltaico e risultati promettenti, seppur ancora preliminari, nelle celle PEC; tuttavia risulta ancora molto costoso fabbricare queste pellicole. Per superare l’ostacolo gli scienziati dell’Ecole Polytechnique Federale di Losanna hanno messo a punto un metodo semplice e non convenzionale per fabbricare film sottili d’alta qualità destinati alla produzione diretta di idrogeno solare a basso costo.
Il lavoro condotto dal team svizzero, all’interno del progetto di ricerca progetto COCHALPEC, si è concentrato sulla sintesi di questi materiali in forma di nanocristalli. Gli scienziati hanno iniziato con la realizzazione di una dispersione uniforme del diseleniuro tungsteno sotto forma di “nano-polvere” in un solvente liquido. Questo processo ha trasformato il materiale in sottili fiocchi 2-D producendo una dispersione simile ad un inchiostro o una vernice. I ricercatori hanno poi iniettato l’inchiostro di diselenide tungsteno al confine tra due liquidi che non miscibili. Sfruttando questo effetto “olio-acqua”, hanno usato l’interfaccia dei due liquidi come una sorta di mattarello, costringendo i fiocchi 2-D a formare un film uniforme e di alta qualità sottile. I liquidi sono stati poi accuratamente rimossi e la pellicola è stata trasferita su un supporto in plastica flessibile.
Il fotovoltaico sottile prodotto in questo modo è stato testato ed è risultato essere superiore in termini di efficienza per i film realizzati con lo stesso materiale ma utilizzando altri metodi equivalenti. In questa fase proof-of-concept, l’efficienza di conversione diretta energia solare-idrogeno è stata di circa l’1%: piuttosto bassa ma pur sempre un miglioramento rispetto a tecniche simili e, promettono i ricercatori, con un notevole potenziale per rendimenti più elevati in futuro.
