Celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni

Celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni

Accettatore non fullerene a grande gap che consente celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni per applicazioni indoor.

Scienziati svedesi e cinesi hanno sviluppato celle solari organiche ottimizzate per convertire la luce ambientale interna in elettricità. Il potere che producono non è elevato, ma probabilmente è sufficiente per alimentare i milioni di prodotti che Internet delle cose porterà online.

Man mano che l'internet delle cose si espanderà, ci si aspetterà che avremo milioni di prodotti online, sia negli spazi pubblici che nelle case. Molti di questi saranno la moltitudine di sensori per rilevare e misurare umidità, concentrazioni di particelle, temperatura e altri parametri. Per questo motivo, al fine di ridurre la necessità di sostituzioni di batterie frequenti e costose, la domanda di fonti rinnovabili ed economiche di energia sta aumentando rapidamente.

È qui che entrano in scena le celle solari organiche. Non solo sono flessibili, economiche da fabbricare e adatte alla produzione, come ad esempio in grandi superfici in una macchina da stampa, ma hanno un ulteriore vantaggio: lo strato che assorbe la luce è costituito da una miscela di materiali donatori e accettori, che offre una notevole flessibilità nell'accordare le celle solari in modo tale che siano ottimizzate per spettri diversi - per luce di lunghezze d'onda diverse.

I ricercatori di Pechino, guidati dal dottor Jianhui Hou, e Linköping, in Svezia, guidati dal dottor Feng Gao, (1) hanno ora sviluppato una nuova combinazione di materiali per donatori e accettori, con una composizione accuratamente determinata, da utilizzare come strato attivo in un organico di celle a energia solare. La combinazione assorbe esattamente le lunghezze d'onda della luce che ci circonda nei nostri salotti, in biblioteca e al supermercato.

I ricercatori descrivono due varianti di una cella solare organica in un articolo su Nature Energy, (2) in cui una variante ha un'area di 1 cm2 e l'altra di 4 cm2. La cella solare più piccola è stata esposta alla luce ambientale a un'intensità di 1000 lux e i ricercatori hanno osservato che fino al 26,1% dell'energia della luce veniva convertita in elettricità. La cella solare organica ha erogato un'alta tensione superiore a 1 V per oltre 1000 ore in luce ambientale che variava tra 200 e 1000 lux. La cella solare più grande ha comunque mantenuto un'efficienza energetica del 23%.

“Questo lavoro indica una grande promessa per le celle solari organiche di essere ampiamente utilizzate nella nostra vita quotidiana per alimentare Internet delle cose”, afferma il dottor Feng Gao, docente senior presso la Divisione di biomolecolare e elettronica organica presso l'Università di Linköping.

“Siamo fiduciosi che l'efficienza delle celle solari organiche sarà ulteriormente migliorata per le applicazioni di luce ambientale nei prossimi anni, perché esiste ancora un ampio spazio per l'ottimizzazione dei materiali utilizzati in questo lavoro”, dice il dottor Jianhui Hou, professore presso l'Istituto di chimica dell'Accademia cinese delle scienze.

Il risultato è un ulteriore progresso nella ricerca nell'ambito delle celle solari organiche. Nell'estate del 2018, ad esempio, gli scienziati, insieme a colleghi di diverse altre università, hanno pubblicato le regole per la costruzione di efficienti celle solari organiche.

Il gruppo di ricerca biomolecolare e elettronica organica presso l'Università di Linköping, sotto la guida di Olle Inganäs (ora professore emerito), è stato per molti anni un leader mondiale nel campo delle celle solari organiche. Alcuni anni fa, Olle Inganäs e il suo collega Jonas Bergqvist, co-autore degli articoli su Nature Materials ed Nature Energy, hanno fondato e ora sono comproprietari di una società che si concentra sulla commercializzazione di celle solari per uso interno.

Riferimenti:

(1) Feng Gao

(2) Wide-gap non-fullerene acceptor enabling high-performance organic photovoltaic cells for indoor applications

Descrizione foto: la cella solare organica ottimizzata per convertire la luce ambientale interna in elettricità. Credit: Thor Balkhed.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Welcome indoors, solar cells

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