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Celle solari più efficienti con le molecole organiche

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Nanostrutture per ottenere un miglioramento nelle prestazioni della tecnologia fotovoltaica. È questo l’oggetto di studio nei laboratori di ingegneria chimica della Standford University, dove un gruppo di scienziati ha scoperto che l’aggiunta di un singolo strato di molecole organiche a una cella solare in semiconduttori nanocristallini è in grado di triplicarne l’efficienza. I risultati della ricerca sono stati presentati ufficialmente al meeting annuale dell’American Association for the Advancement of Science.

Lo studio è iniziato due anni fa, quando i ricercatori hanno cominciato a interessarsi alla tecnologia che consente di integrare nelle celle solari piccole particelle di materiale semiconduttore chiamate quantum dot (i punti quantici), elemento non nuovo al settore della ricerca fotovoltaica.

Le celle a quantum dot sono infatti meno costose da produrre rispetto a quelle tradizionali poiché possono essere realizzate con semplici reazioni chimiche. Purtroppo finora non hanno raggiunto efficienze sufficienti di conversione da farle imporre sul mercato. Di contro presentano il grande vantaggio di non essere limitate da un livello fisso di energia da assorbire, come accade ad esempio alle celle in silicio.

I ricercatori hanno così provato a rivestire un campione di biossido di titanio semiconduttore della loro cella fotovoltaica con un singolo strato di molecole organiche autoassemblate: i quantum dot risultavano così frapposti tra il semiconduttore e lo strato organico.

Dopo aver testato diversi tipi di molecole organiche nel tentativo di ottimizzare l’efficienza della struttura, indipendentemente dal materiale l’efficienza si attestava su valori circa tripli rispetto alla cella a quantum dot convenzionale.

I ricercatori hanno scoperto che per triplicare l’efficienza non era tanto il tipo di molecola ad essere importante, quanto ottenere un singolo strato organico spesso meno di un nanometro, con molecole “corte”. La loro funzione sarebbe quella di tenere separati l’elettrone e il buco corrispondente una volta creatisi. Il gruppo deve ancora ottimizzare le celle solari che attualmente ha raggiunto un grado di efficienza dello 0,4%.

di O.O.

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