Focus Innovazioni

22.09.2021

Celle solari organiche trasparenti a lunga durata ed alta efficienza

I ricercatori dell’Università del Michigan riescono a ottenere celle fotovoltaiche ad alta efficienza in grado di durare fino a 30 anni
Come sappiamo, quella che proviene dal sole è l’energia più economica, ed è per questo che la ricerca scientifica continua a sviluppare nuove tecnologie per sfruttare al meglio questa fonte inesauribile e rinnovabile.

Gli esperti del settore sono arrivati alla conclusione che le celle fotovoltaiche organiche hanno il potenziale per essere la tecnologia chiave per la produzione di energia solare, se sono in grado di garantire contemporaneamente un alto livello di efficienza, bassi costi di realizzazione e durata prolungata nel tempo. Attualmente, anche se la durata rappresenta il principale vincolo di queste celle, esse hanno dimostrato risultati promettenti nelle applicazioni su finestre e serre, grazie alla loro leggerezza, flessibilità e trasparenza, senza dimenticare il fatto che rispettano l’ambiente.

Anche se il silicio rimane il materiale più utilizzato per la realizzazione dei pannelli solari, ha un grande difetto: non è infatti trasparente, quando invece è proprio questa la caratteristica che permette di applicare la tecnologia solare alle finestre per garantire buona efficienza e durata. Ecco perché la ricerca ha cercato di sviluppare materiali organici e a base di carbonio che potessero garantire alle celle solari di mantenere queste proprietà.

La sfida che ha colto un gruppo di ricercatori dell’Università del Michigan, con la collaborazione della North Carolina State University, delle cinese Tianjin University e Zhejiang University, è stata di cercare di capire come evitare che i materiali organici altamente efficienti per la conversione della luce si degradassero velocemente durante l’uso.

Si è scoperto che il punto debole dei materiali organici sono gli “accettori non fullerenici”, poiché se da un lato portano ad un’elevata efficienza, dall’altro hanno una durata molto limitata nel tempo. Per ovviare a questo problema, il team di ricerca ha deciso di aggiungere uno strato di ossido di zinco (un comune ingrediente per la protezione solare) sul lato del vetro rivolto verso il sole, poiché in questo modo gli elettroni generati dal sole sono aiutati a raggiungere l’elettrodo.

Questo strato aggiuntivo però rompe il fragile assorbitore di luce, e quindi  si è deciso di aggiungere uno strato di materiale a base di carbonio come “tampone”, e per proteggere ulteriormente la cella è stato aggiunto un altro strato, questa volta di fullerene.

Dopo aver effettuato dei test con diverse intensità di luce solare simulata, i ricercatori hanno studiato le prestazione della cella e hanno osservato che le celle solari ottenute sarebbero in grado di mantenere l’80% dell’efficienza anche dopo 30 anni di utilizzo. In questo modo sono riusciti ad aumentare la trasparenza del modulo al 40%, che è un gran risultato, anche se il team ha già dichiarato che confida di potersi avvicinare al 60% e che continuerà a lavorare per aumentare l’efficienza delle celle raggiunta con questa ricerca.