Celle solari organiche: più efficienti anche con bassa forza motrice

Un’équipe di ricercatori della Linköping University ha sviluppato celle solari organiche che richiedono una bassa forza motrice per raggiungere un livello ottimale di efficienza. Le nuove celle riescono a separare le cariche più rapidamente rispetto alle tecnologie simili realizzate fino a oggi.

La ricerca, illustrata sulla rivista specializzata Nature Energy, è stata realizzata dagli scienziati svedesi in collaborazione con i ricercatori cinesi della Hong Kong University of Science and Technology e con la partecipazione dei ricercatori americani della North Carolina State University.

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Gli scienziati hanno cercato di trovare una soluzione a uno dei principali punti deboli del fotovoltaico organico: la richiesta di una forza trainante elevata per la separazione delle cariche. Questo fattore limita l’efficienza delle celle solari organiche, rendendone poco competitiva la produzione su scala industriale.

L’équipe internazionale guidata da Feng Gao, He Yan e Kenan Gundogdu è riuscita a superare questo scoglio. I limiti della tecnologia sono ora simili a quelli di altre tecnologie fotovoltaiche. La scoperta rappresenta un progresso decisivo verso la commercializzazione delle celle solari organiche.

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Nello studio i ricercatori spiegano che quando i fotoni emessi dal sole vengono assorbiti dai semiconduttori organici si generano degli eccitoni con legami stabili e non delle cariche libere. La forza di trazione quantifica l’energia necessaria per trasformare gli eccitoni in cariche libere.

La forza di trazione purtroppo causa una perdita di fotovoltaggio, un parametro determinante per misurare l’efficienza delle celle solari. Il fotovoltaggio è più alto quando si applica una forza di trazione inferiore.

Le celle solari organiche solitamente sono composte da semiconduttori polimerici e da strutture sferiche in carbonio note come fullereni. Per garantire una generazione di cariche ottimale è necessario applicare una forza di trazione superiore a 0,3 eV (elettronvolt).

I ricercatori hanno rimpiazzato i fullereni con una piccola molecola che agisce da semiconduttore, ma necessita di una forza trainante inferiore per raggiungere un livello ottimale di efficienza.

Le celle solari organiche basate su una combinazione di polimeri e piccole molecole sono risultate anche più stabili. I ricercatori spiegano che la nuova tecnologia presenta grandi potenzialità e potrebbe incrementare notevolmente l’efficienza del fotovoltaico organico.

10 ottobre 2016
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