Energia

Lo sviluppo di materiali innovativi per gli scenari energetici del futuro riveste oggi un ruolo di primissimo piano per la transizione green. Tra le varie sfide per un progresso sostenibile vi sono certamente nuovi materiali che migliorino le performance della conversione luce-energia, materiali nanostrutturati che possano catalizzare l'elettrolisi dell'acqua e sistemi ibridi in grado di accumulare grandi quantità di energia in volumi piccolissimi. In tutti questi ambiti di ricerca, la fisica della materia permette una investigazione sempre originale e vincente per la comprensione approfondita delle proprietà strutturali ed elettroniche in gioco.

Materiali innovativi per il fotovoltaico

Docenti: A. Terrasi
I conduttori trasparenti (TCO) sono materiali attualmente impiegati in numerose tecnologie, in particolare nelle celle fotovoltaiche. Un aspetto importante correlato all’applicazione di questi materiali nelle celle fotovoltaiche è legato all’assorbimento di radiazione luminosa proveniente dal sole. Per migliorare l’assorbimento della radiazione indipendentemente dal materiale trasparente conduttore usato si può sfruttare il concetto di “light trapping”. Un approccio di light trapping molto promettente è basato sulla plasmonica, e cioè lo sfruttamento delle proprietà ottiche di opportuni strati di nanoparticelle metalliche, prodotte in specifiche regioni del dispositivo, per incrementare l'intensità della radiazione nello strato semiconduttore mediante effetti near-field causati dalle nanoparticelle. La presente attività mira alla integrazione di TCO innovativi (IZrO,..) e nanostrutture metalliche (Au, Ag, Cu, Al) e ottimizzazione delle corrispondenti caratteristiche in vista dell’aumento di efficienza delle celle fotovoltaiche.

Nanostrutture per idrogeno verde

Docenti: S. Battiato, E. Bruno, S. Mirabella, F. Ruffino, A. Terrasi 
La tendenza alla decarbonizzazione sta spingendo verso nuove fonti di energia pulita, come la produzione di idrogeno verde. L’esperienza nella realizzazione di nanostrutture innovative e la più recente esperienza in ambito di misure elettrochimiche ha permesso al gruppo di investire in questo campo. In particolare vengono realizzati, studiati e testati varie tipologie di elettrodi a base di ossidi metallici (NiO, WO3, ZnO,…) da usare per generare water splitting e attivare quindi i processi di Hydrogen evolution reaction (HER) e la concomitante Oxygen evolution reaction (OER) per la produzione di idrogeno green.

Materiali per immagazzinamento di energia

Docenti: E. Bruno, S. Mirabella, F. Ruffino
La capacità di accumulo di energia in volumi sempre più ridotti spinge la ricerca verso sistemi innovativi ed efficienti per una reale transizione energetica. In particolare, grande enfasi è dedicata allo studio e allo sviluppo di (nano)materiali per l’accumulo di idrogeno (per via elettrochimica) con particolare riferimento a materiali non critici e a metodi di sintesi sostenibili. Tra i materiali di interesse ci sono nanostrutture a base di ossidi metallici (per esempio il WO3), o sistemi carboniosi catalizzati dalla decorazione con nanoparticelle metalliche pure (Ni, Pd, Pt) o multimetalliche (PdPt, NiMo).