Uno studio internazionale, condotto dall'Università di Lund in Svezia, sta valutando come impiegare complessi a base di ferro nel ruolo di fotosensibilizzatori del fotovoltaico organico
Scoperto che il 30% dell’energia assorbita dalle celle solari a base ferro scompare misteriosamente
(Rinnovabili.it) – Il sole è una fonte illimitata di energia pulita e rinnovabile. Tuttavia, la produzione dei componenti nelle odierne celle solari a base di silicio richiede molta energia e soprattutto alcuni elementi rari o tossici. Dagli anni ’80 in poi, i ricercatori hanno dimostrato che i composti organici possono essere utilizzati come materiali attivi nel fotovoltaico in modo relativamente economico (leggi anche Fotovoltaico organico, tra celle stampabili e impianti gonfiabili). Questa soluzione continua però a sottoperfomare rispetto al silicio, a causa di diversi fattori. Uno di questi è lo stretto assorbimento ottico nella gamma visibile – vicino agli infrarossi.
Per migliorarne l’efficienza i ricercatori hanno da tempo studiato le potenzialità dei complessi di metalli di transizione come fotosensibilizzatori. In altre parole queste molecole, quando integrate nelle celle solari organiche, sono in grado aumentare l’assorbimento luminoso e il successivo trasferimento dell’energia allo stato eccitato. Peccato che quelle con i migliori risultati siano composte da metalli rari e costosi, come il rutenio e l’iridio, che non rappresentano l’ideale per un’implementazione sul larga scala. Un’alternativa è offerta dal ferro, ma fino a ieri questo tipo di complesso non ha riscosso molto successo a causa di una sorta di disattivazione dopo l’assorbimento della luce.
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I ricercatori della Lund University, in Svezia, hanno cercato di capire come superare l’ostacolo. Come parte di una ricerca internazionale, il team usato la spettroscopia a raggi X per studiare la modalità in cui le molecole di ferro, che assorbono la luce, trasferiscano gli elettroni in uno stato eccitato, ossia uno stato dal quale è possibile estrarre l’energia.
“È stato dimostrato che in un terzo dei casi, l’elettrone non è tenuto in posizione abbastanza a lungo da consentirci di estrarre l’energia”, spiega Jens Uhlig, a capo dello studio sottolineando come nel complesso a base di ferro “l’energia scompare molto rapidamente su un canale precedentemente sconosciuto”.
Il prossimo passo del progetto sarà quello di trovare un modo per evitare questa perdita. “Se riusciamo a capire come estrarre energia da tutte le molecole, l’efficienza di queste celle solari a base di ferro (o catalizzatori attivati dalla luce) aumenterà considerevolmente“, ha aggiunto Uhlig. I risultati raggiunti sino ad ora sono stai pubblicati su Angewandte Chemie International Edition (articolo in inglese).
