• Articolo , 13 luglio 2007
  • Celle solari plastiche da record: efficienza al 6.5%

  • Fotovoltaico più economico, flessibile e potente grazie alla tecnologia delle celle-tandem, che assorbono un ampio spettro di radiazione luminos, dall’ultravioletto all’infrarosso.

Alan Heeger è il fisico dell’Università della California a Santa Barbara (UCSB), che nel 2000 vinse il Premio Nobel per la scoperta di polimeri che conducono elettricità. Ora, sostenuto da un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia di Gwangju, in Corea del Sud, è riuscito a mettere a punto un nuovo processo per lo stampaggio (incisione) delle celle solari plastiche, che dovrebbe incrementarne la potenza. Le celle solari create attraverso questa tecnologia sarebbero in grado di catturare l’energia del sole con un’efficienza del 6,5%: un nuovo record di potenza per il fotovoltaico che impiega le materie plastiche ad alta conducibilità per produrre energia dalla radiazione solare. Il nuovo processo di stampaggio, proposto da Heeger, sovrappone uno all’altro gli strati multipli di polimeri all’interno di un singolo strato di materiale fotovoltaico, creando una cella sandwich denominata per semplicità “cella-tandem”. Heeger sostiene che la modalità costruttiva del “tandem” offra una tale possibilità di migliorare il rendimento, da rendere prevedibile il suo impiego per la costruzione di moduli fotovoltaici plastici per “tetti solari”. Le celle-tandem, comunemente impiegate nei pannelli solari convenzionali, aumentano la potenza erogata in due modi complementari, poiché i semiconduttori disposti in più strati possono essere ottimizzati per catturare bande di luce a diverse lunghezze d’onda. Si permette così al dispositivo in tandem di poter assorbire uno spettro più largo della radiazione luminosa. Gli strati multipli a loro volta, incrementano il voltaggio del dispositivo, producendo più potenza da ogni fotone assorbito. Più specificatamente la struttura a tandem, utilizzata per il fotovoltaico plastico di Heeger, prevede lo stampaggio spruzzando soluzioni plastiche unite ad altri materiali al di sopra di una pellicola plastica, procedimento del tutto simile a quelli usati in precedenza. Finora però gli strati delle diverse materie plastiche spruzzate sulla pellicola erano stati causa di degrado piuttosto che di incremento delle prestazioni. Heeger ed i suoi colleghi hanno ovviato a questo inconveniente utilizzando un “separatore di spruzzo” che mantiene a lungo il fissaggio degli strati, senza influenzare in modo negativo il rendimento. La cella-tandem risulta così composta in tre principali macro-strati. La cella inferiore viene riempita con un polimero scoperto lo scorso anno dalla Konarka Technologies, (Lowell, Massachusetts), specializzata nella sperimentazione del fotovoltaico plastico. Il polimero assolve alla funzione di assorbire la luce infrarossa e ultravioletta. Al di sopra della prima cella viene steso uno strato di subossido di titanio, che sigilla la cella inferiore, fornisce una base per costruire lo strato superiore successivo e, comportandosi come uno strato di materiale metallico, allontana gli elettroni liberati dagli strati inferiori. Infine lo strato superiore è costituito da un tipo diverso di polimero, che ha la capacità di assorbire la radiazione luminosa compresa tra il blu e il verde. Yang Yang, un fisico dell’Università della California a Los Angeles, afferma che un rapido miglioramento nell’efficienza e quindi nel rendimento delle celle dovuto al possibile utilizzo di materiali diversi e più performanti per la struttura delle celle stesse è probabile e molto vicino. Secondo lo scienziato tale livello di ottimizzazione potrebbe produrre una cella-tandem con rendimento del 10%. Un concreto ostacolo per la produzione della cella-tandem a scala industriale è tuttavia costituito dal fatto che il procedimento di stampaggio della cella di Heeger è ancora ad un livello di prototipo e sarà difficile riuscire a predisporre l’incisione degli strati della cella-tandem per una produzione su scala commerciale. Nonostante questo, la Konarka Technologies spera di riuscire ad incrementare il rendimento della cella a polimeri plastici fino al 7% nel prossimo futuro, ottimizzando le caratteristiche delle apparecchiature finalizzate alla costruzione e allo stampaggio a livello industriale di questa tecnologia. (Fonte Tecnology Review)