Dal KAUST un nuovo e sottilissimo rivestimento per elettrodi, è in grado di migliorare il trasferimento delle cariche portando l’efficienza del fotovoltaico organico al 18,4%
Un pizzico di Br -2 PACz per celle fotovoltaiche organiche di domani
(Rinnovabili.it) – Nuovo sprint per le celle fotovoltaiche organiche. Un gruppo di ricercatori è riuscito a migliorarne l’efficienza accorciando lo scarto prestazionale che questa tecnologia ha tuttora nei confronti del solare classico. E ha ottenuto questo risultato con un’aggiunta ‘microscopica’.
I dispositivi fotovoltaici più diffusi sul mercato impiegano silicio policristallino per assorbire la luce e convertirne l’energia in elettricità. Ad oggi il rapporto costo-efficienza della tecnologia del polisilicio non ha uguali. Tuttavia le molecole semiconduttrici a base di carbonio utilizzate nel fv organico offrono alcuni vantaggi interessanti. A partire da una flessibilità e leggerezza impressionati, in grado di renderle perfette per la produzione su larga scala con economiche stampanti roll-to-roll. Peccato che le migliori celle solari organiche convertano attualmente solo il 16-17 per cento circa della luce incidente in elettricità. Ben al disotto dunque del +20 per cento raggiunto dal silicio. Una delle strade per migliorare le performance è quella imboccata dal King Abdullah University of Science and Technology(KAUST). Qui un gruppo di ricercatori ha scoperto un nuovo rivestimento per elettrodi capace di alzare l’efficienza del solare organico e di altre tecnologie a base di carbonio, dai diodi ai fotorivelatori.
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Per comprendere in che modo il rivestimento abbia migliorato la resa è necessario fare qualche passo indietro. Quando la luce entra in una cella fotovoltaica, la sua energia libera un elettrone (carica negativa), lasciando dietro di sé uno spazio (carica positiva), noto come lacuna. Normalmente i dispositivi fv contengono specifici materiali con il compito di raccogliere queste cariche, positive e negative, e indirizzarle verso gli elettrodi per generare corrente. Uno dei materiali più utilizzati per il trasferimento delle lacune è il PEDOT:PSS, composto efficiente ma anche costoso, acido e capace di degradare le prestazioni nel tempo.
Il team del KAUST ha sviluppato un’alternativa migliore e dallo spessore ridotto, chiamata Br -2 PACz; questo materiale è stato usato per rivestire l’elettrodo di ossido di indio e stagno (ITO). Il risultato? Il Br -2 PACz ha aumentato l’efficienza della cella dal 17,5 al 18,4 per cento, agendo su più fronti. Rispetto al suo rivale, determina una minore resistenza elettrica e un migliore trasporto delle lacune, permettendo ad una maggiore porzione di luce d’attraversare lo strato assorbente.
“Siamo rimasti davvero molto sorpresi dall’incremento della resa”, afferma Yuanbao Lin, ricercatore e membro del team. “Riteniamo che il Br -2 PACz abbia il potenziale per sostituire PEDOT:PSS grazie al suo basso costo e alle alte prestazioni”. Il rivestimento sarebbe persino capace di migliorare la riciclabilità della cella solare. Gli scienziati hanno scoperto che l’elettrodo ITO potrebbe essere rimosso dalla cella, privato del suo rivestimento e quindi riutilizzato come se fosse nuovo. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista ChemSusChem (testo in inglese).
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