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Il materiale stampabile delle celle solari raggiunge una pietra miliare
Un nuovo modo di produrre celle solari organiche stampabili potrebbe alla fine portare a nuovi tipi di pannelli solari a basso costo, economici e flessibili.
Il lavoro è condotto da Alan Heeger e Guillermo Bazan , entrambi professori di chimica all'Università della California, Santa Barbara. Heeger ha condiviso il Premio Nobel per la Chimica nel 2000 per aver sviluppato il tipo di polimeri conduttivi che sono già utilizzati per realizzare celle solari in plastica e diodi organici a emissione di luce.
Le celle solari polimeriche sono inefficienti rispetto alle celle solari al silicio, ma sono molto più economiche da realizzare. I materiali organici, siano essi costituiti da polimeri o dalle cosiddette piccole molecole, che sono composti organici a basso peso molecolare, possono essere trasformati in inchiostri e stampati su ampie aree. Sono anche leggeri e flessibili, il che li rende promettenti per applicazioni come installazioni sul tetto o patch per celle solari per la ricarica di dispositivi elettronici portatili.
Utilizzando una nuova piccola molecola progettata da Bazan, Heeger ha costruito una cella solare che converte il 6,7% dell'energia luminosa che la colpisce in elettricità. Bazan prevede di raggiungere il 9% di efficienza entro un anno. Sebbene le efficienze nei test di laboratorio tendano ad essere molto maggiori di quelle di una cella fabbricata, questo metterebbe questi materiali alla pari con le migliori celle solari polimeriche sul mercato.
Finora, la maggior parte degli sforzi per migliorare le prestazioni e il costo delle celle solari organiche si è concentrata sullo sviluppo di nuovi materiali polimerici.
Bazan ha utilizzato una combinazione di teoria e tentativi ed errori per sviluppare il nuovo materiale per piccole molecole. Ha iniziato ottimizzando le sue proprietà elettriche, in modo che la molecola fosse in grado di supportare l'elevata corrente e tensione necessarie per ottenere energia da una cella solare. È particolarmente difficile creare un materiale a piccole molecole che faccia un buon film; mentre i polimeri sono lunghi e si aggrovigliano in un film stabile, le piccole molecole non tendono a creare il tipo di film planare necessario per creare uno strato in una cella solare.
Dopo molti tentativi sul banco di laboratorio, il gruppo di Bazan ha ideato una piccola molecola e un processo adatti per realizzare una cella solare a piccole molecole ad alta efficienza. Il lavoro è descritto nella rivista Materiali della natura . Bazan prevede di migliorare ulteriormente le prestazioni adattando il design dei materiali.
Heeger afferma di non aver preso sul serio i materiali solari a piccole molecole in passato perché le prestazioni erano scarse. Altre persone hanno utilizzato piccole molecole, ma le prestazioni erano molto inferiori a quelle dei polimeri, dice.
Tuttavia, potrebbe essere difficile per le celle solari organiche diventare dei veri contendenti nel mercato dell'energia, specialmente quando le celle al silicio stanno diventando più economiche. Le prestazioni e le vite non sono ancora arrivate, dice Per contattare Yang , professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università della California, Los Angeles. Yang sta lavorando su materiali solari polimerici presso la sua azienda, Solarmer, e su celle solari a piccole molecole nel suo laboratorio accademico; il suo obiettivo è il 15% di efficienza in una cella costruita in laboratorio. Ma Yang dice che il lavoro di Santa Barbara è un'importante dimostrazione del potenziale del solare a piccole molecole.
Per quanto riguarda come andranno questi materiali sul mercato, dice Heeger, è troppo presto per saperlo, ma crede che l'efficienza abbia raggiunto un livello rispettabile e che questi materiali solari siano promettenti. Ora dovremmo prenderli sul serio, dice.