La sfida della ricerca tecnologica per la messa a punto di celle solari più resistenti, leggere e flessibili, è aperta ormai da alcuni anni. A cercare di raggiungere questo ambizioso obiettivo è anche un’équipe di ricercatori dell’Ohio, afferenti all’Università di Cincinnati. Gli scienziati americani, coordinati da Yan Jin, hanno trovato un valido sostituto per il silicio e per il germanio, i due materiali più impiegati oggi per realizzare i pannelli solari.

Si tratta di una miscela di polimeri capace di produrre cambiamenti strutturali ed elettronici nelle celle fotovoltaiche tali da triplicarne l’efficienza. Gli scienziati hanno incorporato nello strato attivo delle celle solari, a base di carbonio, del grafene puro.

I risultati sono stati sorprendenti: grazie a questa nuova tecnica la conduttività è aumentata e l’efficienza delle celle fotovoltaiche è cresciuta in alcuni sistemi energetici del 200%. Gli scienziati hanno sottolineato i vantaggi delle celle solari polimeriche:

A differenza delle celle solari a base di silicio o germanio presenti sul mercato, i polimeri sono meno costosi e più malleabili. Le celle solari polimeriche si sono ripiegare come un foglio e trasportare facilmente.

Per poter risultare competitiva per la produzione di energia solare su scala industriale, questa tecnologia deve però sciogliere un nodo cruciale. Rispetto ai semiconduttori inorganici i materiali organici hanno un coefficiente di trasferimento di carica più basso. Questa unità di misura indica la velocità con cui gli elettroni si spostano all’interno del sistema energetico.

Anche se sono più sottili e flessibili e possono essere incorporati pressoché ovunque, i film fotovoltaici organici non riescono a catturare una porzione altrettanto ampia dello spettro solare e non producono la stessa quantità di energia delle tecnologie a base di silicio.

I ricercatori americani hanno cercato di risolvere il problema aumentando la capacità di trasportare elettroni dei polimeri. Grazie alla miscela polimerica e all’utilizzo del grafene puro gli scienziati hanno incrementato l’efficienza delle celle solari organiche.

I ricercatori proseguiranno i loro studi sulla morfologia dei film fotovoltaici organici per capire come incide questo fattore sulla resa energetica e studiare nuove soluzioni per aumentare il coefficiente di trasferimento di carica.

3 marzo 2015
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