Celle solari dai rifiuti organici grazie a nuovo polimero verde

Celle solari dai rifiuti organici grazie a nuovo polimero verde

Fonte immagine: Research SEA

Un nuovo polimero ricavato dai rifiuti organici è stato applicato con successo alle celle solari di Grätzel.

Un polimero verde derivato dai rifiuti organici è stato applicato con successo alle celle solari a colorante organico. La sperimentazione è stata curata dai ricercatori della University of Malaya di Kuala Lumpur, in Malesia.

Il polimero organico è stato creato dal chitosano, una sostanza che si ottiene dalla chitina dei crostacei e degli insetti. Il chitosano è stato opportunamente modificato per ottenere un elettrolita ribattezzato “ftaloylchitosano”. La cella solare a colorante organico realizzata con il nuovo biopolimero nei primi test ha raggiunto un’efficienza di oltre il 7%.

Il chitosano è un polimero naturale molto promettente per l’industria fotovoltaica: è inodore, atossico, biodegradabile e biocompatibile. Inoltre garantisce buone prestazioni meccaniche. Oltre al fotovoltaico il chitosano può essere impiegato in campo medico e farmaceutico, per depurare le acque reflue e nella produzione di packaging alimentari sostenibili.

I ricercatori della University of Malaya hanno modificato il chitosano per aumentarne la solubilità nelle soluzioni elettrolitiche. Il nuovo polimero può essere dissolto nella dimetilformammide (DMF), nel dimetil-acetammide (DMAc), nel dimetilsolfossidonel (DMSO) e nella piridina.

Gli scienziati hanno applicato il gel polimerico a base di ftaloylchitosano alle celle solari a colorante organico. Questa tecnologia, ideata da Michael Grätzel nel 1991, rappresenta un’alternativa sostenibile alle celle solari al silicio per via dei costi inferiori e del basso impatto ambientale. A differenza del fotovoltaico al silicio i film organici non richiedono l’impiego di materiali tossici nel processo produttivo.

Le celle solari di Grätzel inoltre non necessitano di materiali cristallini. La tecnologia è composta da un elettrolita contenente una coppia redox e da un semiconduttore a banda larga economico come l’ossido di titanio, un materiale atossico impiegato anche nell’industria cosmetica. L’ossido di titanio è sensibilizzato con un colorante che assorbe la luce solare.

L’ossido di titanio viene depositato su un substrato di vetro che funge da conduttore, come l’ossido di indio-stagno. La rete di particelle nanoporose che si viene a creare incrementa la superficie a disposizione per il colorante.

L’elettrodo è composto da un conduttore in vetro ricoperto da uno strato sottile di platino. L’elettrolita si trova tra i due elettrodi. I ricercatori hanno inserito il nuovo polimero tra il fotoanodo e il platino. Le molecole di colorante assorbono la luce e si eccitano, rilasciando elettroni che raggiungono l’elettrodo.

A questo punto i mediatori trasferiscono gli elettroni alle molecole di colorante, completando il flusso elettrico e generando corrente. Questo ciclo continua fino a quando c’è luce.

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