Economici fiocchi di disolfuro di tungsteno per aiutare incanalare i portatori di carica: è la nuova ricetta dl KAUST per migliorare le prestazioni del fotovoltaico organico
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Nuovi progressi per le celle solari organiche
(Rinnovabili.it) – Le celle solari organiche accorciano un po’ di più il gap di resa che le separa dalle unità commerciali a base di semiconduttori inorganici. E per farlo scelgono ancora una volta la strada dell’economicità. È infatti un processo low cost ad aver “aiutato” gli scienziati del KAUST a raggiungere una nuova efficienza record per questa tecnologia solare. La svolta è racchiusa in un materiale chiamato disolfuro di tungsteno (WS₂), un composto oggi comunemente impiegato come, insieme ad altri materiali, come catalizzatore nel trattamento del petrolio greggio
Thomas D. Anthopoulos e i colleghi del KAUST Solar Center hanno stimato che il fotovoltaico organico potrebbe competere con le prestazioni del solare in silicio semplicemente migliorando alcune parti dell’architettura cellulare. Quando la luce colpisce il semiconduttore, libera elettroni dal materiale e lascia buchi caricati positivamente. Entrambi questi due portatori di carica sono raccolti da strati diversi su facce opposte del semiconduttore e inviati agli elettrodi della cella per generare una corrente. Nelle celle organiche, le buche sono trasportate da un polimero conduttivo chiamato PEDOT: PSS che presenta però un grande svantaggio: è sensibile all’umidità, esponendo il dispositivo a rischio di degradazione.
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Il team interdisciplinare di Anthopoulos ha sviluppato uno strato trasportatore di buche costituito da scaglie di materiale 2D, e più precisamente di disolfuro di tungsteno. Grazie agli ultrasuoni i ricercatori sonno riusciti a strappare dei fiocchi bidimensionali dal disolfuro di tungsteno in polvere sospeso in una miscela di acqua ed etanolo. Un metodo, sottolinea il gruppo, economico e facile da ridimensionare su scala industriale.
Il team ha prodotto in questo modo diverse celle solari organiche e la migliore ha mostrato un’efficienza di conversione del 17 per cento, il valore il più alto mai raggiunto dalla tecnologia. “Siamo rimasti molto sorpresi di questo 17 per cento”, afferma Yuanbao Lin, ricercatore della squadra. “Ma riteniamo che questo sia solo l’inizio: vi è un significativo margine di miglioramento delle prestazioni”.
