Realizzata un'unità multigiunzione a quattro terminali che sposta in avanti il rendimento del fotovoltaico polimerico. Nuovo record mondiale per il segmento
Gli ultimi progressi del fotovoltaico organico
Anche per la tecnologia fotovoltaica a base organica l’approccio “multigiunzione” offre un interessante escamotage per alzare l’efficienza complessiva. L’impiego di un’architettura tandem, composta da sottocelle anteriori connesse a sottocelle posteriori, può difatti estendere l’utilizzo dello spettro solare assorbendo fotoni ad alta e a bassa energia “contemporaneamente”. Peccato che, al contrario di quanto sta succedendo con il fotovoltaico inorganico, i progressi in questo campo non mostrano ancora l’impressionante miglioramento teorizzato. A dare una svolta al comparto è oggi lo studio di Francisco Bernal-Texca e Jordi Martorell dell’ICFO, Istituto di Scienza Fotonica di Barcellona, creatori di una nuova cella solare organica tandem.
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Nel loro lavoro, gli scienziati sono andati oltre gli approcci solitamente seguiti in questo campo di ricerca. Di norma, infatti, si punta ad un configurazione tandem a due terminali integrati monoliticamente. Allo stato dei fatti, però, si tratta di un approccio abbastanza impegnativo. Sia perché in tali configurazioni è necessario un equilibrio di corrente sufficiente tra le due sottocelle, sia perché l’architettura richiede un robusto strato di interconnessione in grado di facilitare un’efficiente ricombinazione di carica mantenendo allo stesso tempo un’elevata trasparenza.
Una cella solare organica tandem da record
Una delle strategie in grado di risolvere questi problemi è la configurazione tandem a quattro terminali. L’approccio richiede di impilare una cella trasparente con una cella opaca senza che siano elettricamente connesse. “Di conseguenza, la questione dell’adattamento della corrente elettrica non è più un fattore limitante“, si legge nella nota stampa dell’ICFO. “Questa configurazione consente una maggiore flessibilità nella selezione delle bande proibite di ciascuna cella, ottimizzando così l’assorbimento dei fotoni e migliorando l’efficienza complessiva della produzione di energia solare”.
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La parte qualificante del nuovo studio consiste nell’aver raggiunto un’efficienza decisamente elevata rispetto ai precedenti risultati sul campo. La cella solare organica tandem di Bernal-Texca e Martorell è in grado di convertire in elettricità il 16,94% della luce. Un risultato degno di nota, da attribuire alla fabbricazione di un nuovo elettrodo d’argento trasparente e ultrasottile (7 nm). Questo elemento è stato posizionato nella parte posteriore della cella anteriore, garantendo una buona trasmissione della luce per alimentare la cella posteriore.
L’architettura tandem a 4 terminali
Per il resto il dispositivo fotovoltaico risulta così configurato: partendo dall’alto troviamo una cella trasparente realizzata utilizzando la miscela polimerica PM6:L8-BO; segue un multistrato in WO3 /LiF/WO3 che fornisce una distribuzione ottimale di assorbimento della luce tra le unità; quindi abbiamo la cella posteriore opaca a base di una seconda miscela polimerica, la PTB7-Th:O6T-4F.
I ricercatori hanno testato le prestazioni fotovoltaiche del dispositivo sotto 1 sole di illuminazione con un simulatore solare e ne hanno misurato l’efficienza quantistica. La nuova cella solare organica tandem ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 16,94% che rappresenta il valore più alto mai raggiunto da una configurazione a 4 terminali a base di polimeri.
