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Strutture autoassemblate per celle solari a elevata efficienza

L’efficienza delle celle solari può essere notevolmente migliorata controllando la morfologia e l’orientamento delle molecole donatore e accettore nello strato attivo. Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato un’efficiente cella solare organica basata su strutture di platino autoassemblate le quali offrono un nuovo livello di controllo sulla morfologia della molecola.
Strutture autoassemblate per celle solari a elevata efficienza
Le tecniche di autoassemblaggio per la produzione di materiali organici sono in grado di aprire la strada a celle solari più potenti. Le interazioni non-covalenti come lo stacking p-p, i legami idrogeno, i legami alogeni e le interazioni metallofiliche possono contribuire alla costruzione di tali complessi.

Nell’ambito del progetto SASOLAR13 (Self-assembly strategies towards optimal morphology in small molecule organic solar cells), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno dimostrato che i complessi di platino autoassemblati sono in grado di organizzare i semiconduttori in architetture organizzate utilizzando interazioni metallofiliche in combinazione allo stacking p-p. In altre parole, tali strutture autoassemblate hanno permesso al team di codificare la morfologia direttamente a livello delle strutture chimiche donatore e accettore.

Mediante l’utilizzo della spettrometria a raggi X, i ricercatori hanno sondato il modo in cui morfologia e proprietà fisiche dei materiali in esame influenzano la cinetica dei processi di trasferimento elettronico. Il team ha dimostrato che piccole molecole rigide coordinate verso zone centrali in platino migliorano l’incapsulamento molecolare, con conseguente migliore mobilità di carica. In particolare, i complessi in platino contenenti un singolo anello di tiofene o una porzione di benzotiofene hanno dimostrato migliori proprietà di trasporto di carica rispetto ai complessi contenenti segmenti oligotiofenici più lunghi.

In ultima analisi, le strutture autoassemblate hanno suscitato molto interesse grazie alle interessanti proprietà elettroniche e ottiche. Il progetto SASOLAR13 ha dimostrato che l’uso di strutture autoassemblate con molecole semplici è in grado di aumentare l’efficienza delle celle solari organiche.

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Keywords

Strutture autoassemblate, celle solari, platino, morfologia molecolare, SASOLAR13