Gli ingegneri Stephen Forrest e Paul Goebel: "Per anni, la gente ha trattato la scarsa conduttività del fotovoltaico organico come un fatto inevitabile, ma il nostro lavoro dimostra che non è così"
(Rinnovabili.it) – Nuovi e importanti passi avanti nel campo delle celle solari organiche. Lo sviluppo che ha accompagnato questa tecnologia negli ultimi anni, non è mai riuscito a fornire lo sprint necessario per arrivare al commercio sul larga scala. A differenza dei dispositivi in silicio o a base di altri semiconduttori inorganici, le celle polimeriche o a coloranti organici offrono una conduttività notoriamente debole. D’altro canto sono realizzate con materiali abbondanti, economici e flessibili, che le rendono perfette per l’integrazione su qualsiasi dispositivo finale, dalle finestre all’elettronica portatile.
Un team dell’Università del Michigan è, tuttavia, convinto di aver trovato un modo per eliminare il principale tallone d’Achille delle celle solari organiche. “Per anni, la gente ha trattato la scarsa conduttività del fotovoltaico organico come un fatto inevitabile, ma il nostro lavoro dimostra che non è così”, spiegano gli ingegneri Stephen Forrest e Paul Goebel. In uno studio pubblicato su Nature, i ricercatori spiegano come abbiano realizzato uno strato che consente alla cella di aggirare i tradizionali disturbi, sia statici che dinamici, di cui soffrono i materiali organici.
Un nuovo design per le celle solari organiche
Nel fotovoltaico a base di semiconduttori organici, come il silicio, esistono reti atomiche strettamente legate che rendono facile agli elettroni viaggiare attraverso il materiale. Al contrario quelli organici hanno legami molto più “lassi” tra le singole molecole, che possono intrappolare gli elettroni, permettendogli di percorrere solo poche centinaia di nanometri.
Per risolvere il problema, gli ingegneri hanno realizzato uno strato sottile di molecole di fullerene che consente alle cariche negative di viaggiare fino a diversi centimetri oltre il punto in cui vengono rilasciate. “La possibilità di trasporto a lungo raggio di elettroni – aggiungono gli scienziati – apre molte nuove possibilità nell’architettura di questi dispositivi”. In realtà la scoperta del fenomeno è stata del tutto casuale. La squadra stava cercando di aumentare l’efficienza delle celle solari organiche stratificando uno strato sottile di fullereni sopra il materiale fotoattivo. Dopo mesi di sperimentazione, hanno capito il meccanismo d’azione della nuova aggiunta: agisce come una sorta di corsia preferenziale a bassa energia, che impedisce agli elettroni di ricombinarsi con le cariche positive. “Potete immaginarlo come una sorta di canyon – gli elettroni vi cadono dentro e non possono più tornare indietro”.
