Per rendere l’elettricità prodotta dal solare sempre più economica e competitiva e far raggiungere al fotovoltaico la grid parity a livello globale è essenziale aumentare l’efficienza delle celle solari, riducendo al contempo i costi delle materie prime. Per centrare questo ambizioso obiettivo, i ricercatori della Eindhoven University of Technology hanno sviluppato delle celle solari polimeriche tre volte più efficienti.

Le celle solari organiche, per convertire la luce solare in elettricità pulita, utilizzano i polimeri al posto del silicio. L’impiego di materiali organici nel processo produttivo dei pannelli fotovoltaici taglia i costi dell’energia solare. Il silicio ha un’alta efficienza di conversione, ma comporta anche costi maggiori.

Inoltre la sua struttura rigida impedisce all’industria solare la realizzazione di pannelli più flessibili e dalle forme disparate che permettano di estendere il campo di applicazione del fotovoltaico a superfici non convenzionali.

Le celle solari polimeriche non hanno ancora raggiunto però livelli di efficienza tali da consentire una produzione su larga scala profittevole, arrestandosi al 10% a fronte del 15-20% raggiunto dalle celle in silicio.

Gli scienziati della Eindhoven University of Technology hanno scoperto come rimediare al problema della scarsa efficienza dei pannelli solari organici impiegando una polvere nel processo produttivo: questa produce lo stesso effetto generato da un lievito nell’impasto, raddoppiando o addirittura triplicando la capacità di conversione delle celle fotovoltaiche.

L’aggiunta di solventi nel processo produttivo delle celle solari organiche risale a 10 anni fa. Finora, però, nessuno aveva scoperto perché i co-solventi migliorassero l’efficienza delle celle fotovoltaiche polimeriche.

Il solvente veniva aggiunto ai materiali organici della cella prima dell’evaporazione. I ricercatori hanno scoperto che senza aggiungere questa sostanza, i polimeri solidificandosi formavano delle grandi bolle che compromettevano il movimento degli elettroni al loro interno. Come illustra René Janssen, autore principale della ricerca:

Aggiungendo il co-solvente le bolle diventano sempre più piccole, fino a scomparire del tutto quando la quantità di solvente inserita raggiunge determinati valori.

Il co-solvente permette ai polimeri di solidificarsi più velocemente, migliorandone le caratteristiche strutturali. Janssen si augura che queste ricerche portino presto a sviluppare celle polimeriche più efficienti e meno costose. I risultati dello studio sono stati pubblicati in un articolo apparso sulla rivista specializzata Nature Communications.

9 febbraio 2015
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