Creato un materiale di rivestimento trasparente e conduttivo, in grado di aumentare l’efficienza e la stabilità delle celle solari. È spesso solo pochi nanometri
Dai pannelli fotovoltaici agli OLED, il futuro dell’elettronica sceglie la deposizione chimica da vapore
(Rinnovabili.it) – Per migliorare i pannelli fotovoltaici di domani potrebbe bastare una impalpabile pellicola trasparente. A realizzarla è stato un gruppo di ricercatori del MIT – Massachusetts Institute of Technology, a Cambridge, al lavoro sulle prestazioni di uno speciale polimero organico.
L’elettronica del futuro vuole sempre più dispositivi sottili, flessibili e facilmente integrabili in substrati diversi. Per rispondere a queste prerogative c’è bisogno di materiali che abbiano queste stesse caratteristiche e che siano al tempo stesso altamente conduttivi sotto il profilo elettrico. In questo contesto il composto oggi più utilizzato per tali scopi è noto come ITO, un ossido di indio-stagno, che è penalizzato tuttavia da una forte fragilità: in altre parole con l’uso tende a rompersi. Gli scienziati del MIT avevano già sperimentato in passato le potenzialità di un altro composto, un polimero organico trasparente e flessibile, ma che, alla prova dei fatti, non si era dimostrato all’altezza dell’ITO sia a livello ottico che di conducibilità elettrica. Oggi il gruppo torna a parlare della propria molecola grazie ad un deciso miglioramento delle prestazioni.
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“L’obiettivo – spiega la professoressa Karen Gleason – era quello di trovare un materiale che sia elettricamente conduttivo e trasparente, utile in una vasta gamma di applicazioni, tra cui touchscreen e celle solari”. Il polimero in questione, noto come PEDOT, vanta oggi una conduttività elettrica migliorata di 10 volte rispetto ai valori di 2 anni fa. Grazie ad un nuovo processo prodotti Gleason e colleghi sono riusciti a un valore che è almeno la metà di quello mostrato dall’ITO: 3000 siemens per centimetro (S/cm) contro i 50 S/cm raggiunti nel 2017 e i 6.000 S/cm vantati dall’ossido. E il sistema si presta per ulteriori miglioramenti.
“Il materiale viene depositato in uno strato ultrasottile di pochi nanometri di spessore, utilizzando un processo chiamato deposizione chimica da vapore ossidativo (oCVD). Questo processo si traduce in uno strato in cui la struttura dei minuscoli cristalli che formano il polimero sono tutti perfettamente allineati orizzontalmente, conferendo al materiale la sua alta conduttività”, spiegano gli scienziati.
Si tratta di una tecnica a singolo passaggio che consente la deposizione diretta su substrati di plastica, perfetta dunque per la realizzazione di pannelli fotovoltaici e schermi. Ma potrebbe anche essere impiegato per rivestire tessuti e fibre, in tutta sicurezza e mantenendo la traspirabilità degli abiti.
Per dimostrare la potenziale utilità del polimero, il team ha incorporato uno strato del PEDOT in una cella solare a base di perovskite. Il risultato? L’efficienza è migliorata e la stabilità, nota dolente delle perovskiti, è raddoppiata. Il team deve ancora dimostrarne la validità su larga scala e la resistenza a differenti condizioni fisiche ma, sottolinea il tema, “non ci sono ostacoli tecnici all’andare avanti. È davvero solo una questione di chi investirà per primo per portarlo sul mercato”.
La ricerca è stata pubblica sulla rivista Science Advances (testo in inglese).
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