L’industria fotovoltaica potrebbe presto arricchirsi di celle solari più economiche ed efficienti. Il merito va ai ricercatori della North Carolina State University, che hanno scoperto come l’aggregazione a temperatura controllata di una famiglia di nuovi polimeri semi-conduttori sia la chiave per la creazione di celle fotovoltaiche organiche altamente efficienti, in grado di essere prodotte su larga scala a un prezzo conveniente e molto competitivo.

La sperimentazione degli scienziati americani apre la strada alla messa a punto di diverse miscele chimiche con le quali andare a comporre gli strati attivi delle celle solari. Le celle fotovoltaiche sono composte da un donatore e da un accettore. Per crearle si utilizza un solvente che trasforma allo stato liquido il polimero e il fullerene, in modo che possano integrarsi in modo uniforme su una lastra.

Quando il solvente evapora, la struttura si solidifica indurendo il materiale del donatore in tanti piccoli grumi ordinati, collegati tra loro da altre molecole donatrici disposte in modo disordinato e circondate dall’accettore. Attualmente le celle solari organiche più efficienti vengono realizzate impiegando uno solo dei due diversi fullereni.

I ricercatori hanno scoperto che la scala dimensionale dei grumi solari all’interno dello strato donatore e lo stato di aggregazione, ovvero l’interazione tra molecole adiacenti all’interno degli strati, sono i due fattori determinanti per l’efficienza delle celle solari.

Questi due parametri sono fortemente dipendenti dalla temperatura. Grazie alla sostituzione dei fullereni, gli scienziati sono riusciti a ottenere rendimenti fino al 10,8% rispetto al 9,8% ottenuto finora. Questo innovativo metodo per migliorare l’efficienza delle celle solari può essere utilizzato anche su dispositivi a film spesso. Come ha illustrato Harald Ade, uno degli autori dello studio:

Appurato che la temperatura influenza l’aggregazione e la morfologia delle celle solari, i nostri chimici hanno avuto più libertà di sperimentare diverse composizioni chimiche da applicare al film.

Ci auguriamo che questi risultati permettano anche ad altri di sperimentare polimeri diversi, aumentando ulteriormente l’efficienza delle celle solari, diminuendo i costi di produzione e garantendo una fonte di energia alternativa più competitiva.

11 novembre 2014
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