Nuove strade per migliorare l’efficienza del fotovoltaico organico
(Rinnovabili.it) – Fuori dal campo, dentro i pannelli solari. Potrebbe essere questa la nuova destinazione del diquat, erbicida a cui la Commissione europea ha revocato l’approvazione comunitaria nel 2018. Il diserbante potrebbe infatti essere impiegato per migliorare l’efficienza del fotovoltaico organico. Il come lo spiega la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Un gruppo di scienziati dell’università saudita ha impiegato questa molecola per drogare un semiconduttore polimerico, passaggio necessario per creare un campo elettrico interno alla cella.
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La maggior parte dei dispositivi fotovoltaici ha due elementi fondamentali: una regione di tipo n e una regione p, così chiamate perché ciascuna ha rispettivamente una carica elettrica netta negativa e positiva. Queste cariche possono essere ottenute aggiungendo impurità al semiconduttore (drogaggio molecolare) come ad esempio atomi di boro o di fosforo. Un’impurità che crea un materiale di tipo n è nota come donatore, mentre un’impurità accettrice crea un materiale di tipo p. E l’interfaccia che separa le parti di un semiconduttore sottoposte a drogaggio, è chiamata giunzione p-n .
Ottenuto il diquat neutro
Nel tentativo di migliorare l’efficienza del fotovoltaico organico, i ricercatori Yuanbao Lin e Thomas Anthopoulos hanno applicato un nuovo drogante – il diquat (C12 H12 Br2 N2) – ad una cella a eterogoinzione bulk (o massiva). Questo tipologia di interfaccia si ottiene dal contatto tra due semiconduttori di differente natura ed è caratterizzata da una miscela su scala nanometrica di materiali donatori e accettori.
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Il team ha aggiunto il nuovo drogante di tipo n a due sistemi di materiale organico che avevano precedentemente mostrato eccellenti prestazioni fotovoltaiche. Ma non prima di averlo reso neutro, ossia non reattivo in un’atmosfera ambiente. In questo modo il diquat ha aumentato sia l’assorbimento ottico dei materiali che la durata delle cariche elettriche. Il risultato? In un caso, l’efficienza di conversione è stata migliorata dal 16,7% al 17,4%, mentre nell’altro si è raggiunto il 18,3%. “L’efficienza massima prevista della cella solare organica è di circa il 20 per cento”, spiega Lin. “Faremo del nostro meglio per raggiungere questo obiettivo”. La ricerca è stata pubblicata su ACS Energy Letters (testo in inglese).