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E’ necessario creare celle solari in plastica leggere, flessibili e, cosa più importante essere convenienti. Ma finora, questi dispositivi sono stati troppo inefficienti per competere con le convenzionali celle solari al silicio utilizzabili per la maggior parte delle applicazioni. Ma ricercatori di diversi istituti di ricerca da tutto il mondo stanno ogni giorno segnando record di efficienza con celle solari composte da diversi polimeri organici. Ancora però queste celle solari non sono ancora abbastanza efficienti per poter competere con il silicio, l’efficienza di queste celle solari a polimeri organici è aumentata ad un tasso di circa l’1% l’anno. Se i ricercatori sono in grado di mantenere questa funzione, le celle solari in plastica saranno in concorrenza con il silicio nel giro di pochi anni.
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Questa settimana, nella edizione on line di Nature Photonics, i ricercatori hanno riferito di aver raggiunto un’efficienza delle celle solari del 6,4% in energia solare convertita, ma per diventare una tecnologia sostenibile commerciale deve arrivare almeno più vicina al 10% dato che le celle solari al silicio convenzionali hanno un efficienza del 15% circa. “Ma ogni nuovo record che segniamo significa che siamo sulla strada giusta!”, spiega Alan Heeger, professore di fisica presso l’Università di California, Santa Barbara, che ha guidato la ricerca ed è co-fondatore di Konarka.
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Le celle solari di plastica, non importa quanto ben progettate siano, possiedono infatti dei limiti intrinsechi dettati dalle caratteristiche fisico-chimiche dei polimeri che compongono lo strato attivo della cella solare. Ed inoltre i polimeri finora utilizzati assorbono bande relativamente strette di luce. E ‘possibile aumentare la loro efficienza di conversione grazie ad una progettazione di una “impilatura” di strati di polimeri in grado di raccogliere diverse bande di luce ed Heeger infatti, ha già avuto un certo successo con questo processo in passato. Ma questo approccio ha un grande svantaggio. “Il -layering- dopo un determinato limite è controproducente perché si aumenta il costo di fabbricazione”, spiega Luping Yu, professore di chimica organica presso l’Università di Chicago, che sta lavorando anche egli su celle solari di plastica.
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Un modo per migliorare le prestazioni delle celle solari organiche è rappresentato dal capire quali polimeri migliorino il rapporto interno fra l’assorbimento del fotone e lo scambio nell’elettrone raccolto. Si deve puntare quindi a migliorare l’efficienza interna dei materiali. I risultati dei primi studi è una cella solare con una quasi perfetta efficienza di scambio interna. “Tutta la luce che è stata assorbita è stata convertita”, spiega Bao Zhenan, professore associato di ingegneria chimica presso la Stanford University. “Sono entusiasta del progresso compiuto”, spiega Yang Yang, un professore di scienza dei materiali presso l’Università della California a Los Angeles. “È stato l’incremento più significativo compiuto finora” continua Heeger: “La dimensione del mercato dipende il costo per watt, per cui ogni aumento di efficienza è importante.”
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Mentre Yang, Bao, Heeger affermano quanto sia ancora il potenziale di aumento di efficienza delle celle solari a base di polimeri, tutti riconoscono che i materiali esistenti non saranno quelli che spingeranno in avanti il settore. “Il 10% di efficienza sarebbe un passo avanti”, spiega Heeger. “Vogliamo puntare alla sintesi di nuovi materiali in grado di rispondere ad uno spettro luminoso più ampio in modo da aumentare l’efficienza di conversione. A questo a mio parere dobbiamo puntare.”
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[ Links utili e approfondimenti ]
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