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Migliorare l'efficienza delle celle solari per abbassare il costo complessivo dell'energia

Gli scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato nuovi materiali organici a base polimerica per le celle solari che promettono di aumentare notevolmente l'efficienza di conversione dell'energia. Il superamento della barriera dell'efficienza potrebbe portare a un'energia solare a basso costo per tutti.
Migliorare l'efficienza delle celle solari per abbassare il costo complessivo dell'energia
Il sole è una fonte di energia rinnovabile quasi al 100 % che può essere sfruttata da celle fotovoltaiche (FV) o solari per produrre elettricità. La tecnologia in questo campo ha compiuto enormi progressi negli ultimi decenni e attualmente la ricerca si sta concentrando sui modi per aumentare l'efficienza di conversione dell'energia riducendone al contempo i costi. La maggior parte di questo lavoro è dedicato allo sviluppo di materiali innovativi con proprietà optoelettroniche sintonizzabili.

Anche se le celle solari polimeriche sono state oggetto di grande attenzione negli ultimi anni, una promettente classe di materiali che è stata trascurata è quella delle celle a base di anilina. Il monomero anilina può essere ossidato per produrre una gamma di diversi polimeri a base di anilina con micro e nanostrutture altamente interessanti. Nell'ambito del progetto SOLICOAPS ("Self-organising liquid-crystalline oligoanilines for photovoltaic applications"), finanziato dall'UE, tecniche sintetiche sviluppate di recente sono state applicate a nuovi semiconduttori organici autoassemblati a base di anilina.

I cristalli liquidi presentano proprietà ottiche esclusive e la loro auto-organizzazione in stati ordinati tra liquido e cristallo apre la strada a numerose applicazioni. I semiconduttori cristallini liquidi (LC, Liquid Crystalline) autoassemblati possono dare vita ad architetture impilate e allineate che aumentano la mobilità del portatore di carica e sono di grande interesse per la comunità FV.

Gli scienziati si sono concentrati sui composti LC tetra(anilina) (TANI). Hanno progettato e sintetizzato nuovi TANI miscelandoli con i materiali fotoattivi (accettore di elettroni) PC60BM e IC60BA. Il primo LC TANI in uno stato semi-ossidato (base emeraldina, EB) con nuove proprietà chimiche ed elettrochimiche è stato ottenuto mediante la caratterizzazione dei materiali. Inoltre, il quenching della fotoluminescenza (un'indicazione di quanto sia veloce il trasferimento di carica) degli accettori di elettroni C60 mediante derivati EB TANI li rende candidati promettenti per le applicazioni FV.

Il progetto SOLICOAPS apre una nuova strada per la progettazione di LC TANI come nuova classe di donatori di elettroni per i ben noti accettori di elettroni C60. Il trasferimento di carica altamente efficiente dovrebbe portare allo sviluppo di una tecnologia FV improntata al rapporto costi/utili e un'ampia adozione da parte del mercato. Questo ridurrà la dipendenza dalla combustione di combustibili fossili e quindi, il conseguente impatto sull'ambiente.

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