Utilizzando l’energia solare e film ultrasottili di ossido di ferro (comunemente noto come ruggine), i ricercatori del Technion, l’Istituto di tecnologia di Israele, hanno trovato un nuovo modo per scindere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. Secondo i ricercatori israeliani, la scoperta, ("Resonant light trapping in ultrathin films for water splitting") pubblicata su Nature Materials, «Potrebbe portare a modi più efficienti e meno costosi per immagazzinare l’energia solare sotto forma di idrogeno come base per i combustibili. Questo potrebbe essere un importante passo avanti nello sviluppo di sostituti validi per i combustibili fossili».
Avner Rothschild, del dipartimento Materials science and engineering del Technion, spiega: «Il nostro approccio è il primo nel suo genere. Abbiamo trovato un modo per intrappolare la luce in film ultrasottili di ossido di ferro che sono 5.000 volte più sottili rispetto alla carta da ufficio. Ciò consente la conversione di energia solare ad alta efficienza e con materiali a bassi costi di produzione».
Ossido di ferro è un materiale semiconduttore molto comune, poco costoso da produrre, stabile in acqua e, a a differenza di altri semiconduttori come il silicio, può ossidare l’acqua senza esserlo a sua volta, corrodersi o decomporsi. Ma l’utilizzo della ruggine presenta anche alcuni problemi, il più grande dei quali è stato trovare un modo per superare le sue scarse proprietà di conducibilità elettrica. «Per molti anni i ricercatori hanno lottato per trovare un compromesso tra l’assorbimento della luce e la separazione e la raccolta dei "photogenerated charge carriers" prima che venissero fatti fuori. Il nostro light-trapping scheme supera questo ostacolo e consente un efficace assorbimento dei film ultrasottili in cui i "photogenerated charge carriers" sono raccolti in modo efficiente».
Al Technion sono convinti che la scoperta potrebbe rendere possibile la progettazione di celle solari a basso costo, che combinino i foto-elettrodi ultrasottili di ossido di ferro con le tradizionali celle fotovoltaiche basate su silicio o altri materiali, per la produzione di elettricità e idrogeno. Secondo Rothschild,«Queste celle sono in grado di immagazzinare l’energia solare per l’utilizzo on-demand, 24 ore al giorno». Un bel passo avanti rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche, che forniscono energia solo quando splende il sole e non di notte o in maniera ridotta quando è nuvoloso.
I ricercatori evidenziano anche un altro aspetto: il risparmio di materie prime. «I risultati potrebbero anche essere utilizzati per ridurre la quantità di elementi rari che l’industria dei pannelli solari utilizza per produrre il materiale semiconduttore nelle loro celle fotovoltaiche di seconda generazione – conclude una nota del Technion – Il metodo di cattura della luce del team Technion potrebbe far risparmiare il 90% o più di elementi rari come tellurio e l’indio, senza compromessi in termini di prestazioni».
