Grazie ad un elettrodo trasparente polimerico e un nuovo metodo di laminazione le celle solari 100% organiche hanno raggiunto un'efficienza di conversione di potenza record dell'8,7%, più del doppio del precedente record
Le celle solari completamente organiche fanno un balzo in avanti. Grazie ad un nutrito gruppo di scienziati dell’Università di Kanazawa, in Giappone, questa tecnologia ha raddoppiato in una sola volta la sua efficienza di conversione. Passando da appena il 4% ad oltre l’8%. Merito di un approccio multi livello con cui sono stati migliorati gli elettrodi, vero punto dolente per la resa. Per comprendere a pieno il risultato della ricerca è necessario fare qualche passo indietro.
Celle solari completamente organiche, le sfide
Le celle solari completamente organiche sono una sottocategoria del fotovoltaico polimerico. A differenza delle celle organiche più avanzate ed efficienti ma contenenti materiali inorganici e tossici a livello degli elettrodi e degli strati di trasporti, le unità 100% organiche offrono un’alternativa decisamente più ecologica.
Ma proprio la mancanza dei materiali “più pericolosi” per la salute, come ad esempio l’ossido di indio e stagno (ITO), ne determina una resa molto minore. Ad oggi il record di settore per questa tecnologia è di circa il 4%.
Qual è il problema? Pochi elettrodi organici e trasparenti mostrano una conduttività sufficiente per l’uso nel fotovoltaico. Inoltre, per migliorare la loro conduttività, vengono impiegati normalmente droganti acidi forti che possono danneggiare i substrati plastici. E anche la fase di ricottura ad alta temperatura (>150 °C) costituisce un problema.
La soluzione arriva dal team giapponese, guidato dal professore Masahiro Nakano, in collaborazione con i colleghi della REIKO e della Queen’s University di Kingston, in Canada.
Nuovo elettrodo per il FV completamente organico
Il gruppo ha sviluppato un elettrodo trasparente basato sul polimero conduttivo PEDOT:PSS che può essere prodotto a temperature inferiori (80 °C) e senza l’utilizzo di acidi o basi e dimostra una conduttività sufficiente per le celle solari a film sottile.
Il secondo problema risolto dai ricercatori riguarda la difficoltà di impilare più strati in un dispositivo a celle solari a film sottile senza danneggiare gli strati sottostanti. In questo contesto gli scienziati hanno sviluppato un metodo di laminazione per un elettrodo a nanotubi di carbonio. Questa tecnica prevede la formazione di elettrodi separatamente sui film barriera delle celle e il loro successivo fissaggio al dispositivo, evitando così di danneggiare i film organici inferiori durante la fabbricazione degli elettrodi.
Combinando il nuovo elettrodo organico trasparente e il nuovo metodo di fabbricazione, il team di ricerca ha sviluppato con successo celle solari completamente organiche con un’efficienza di conversione energetica più che doppia (8,7%) rispetto ai modelli precedenti. Questo progresso rappresenta un passo fondamentale verso l’applicazione pratica di questa nicchia tecnologica.
L’articolo Unlocking High‐Performance in All‐Organic Solar Cells by the Development of Organic Electrodes with No Acid and High‐Temperature Treatment and the Effective Preparation Thereof on Organic Multilayer Films, è stato pubblicato su Advanced Functional Materials.
