Raccolta di energia attraverso impianti fotovoltaici ibridi
Le celle solari a eterogiunzione composte da un donatore organico di elettroni e da un semiconduttore inorganico di ossidi hanno attirato molta attenzione negli ultimi dieci anni. In queste celle, i polimeri coniugati assorbono i fotoni e i materiali inorganici vengono utilizzati come accettori e trasportatori di elettroni nella struttura. Un approccio efficace per la costruzione di eterogiunzioni ibride consiste nell’infiltrare il polimero organico in un array di nanotubi di ossido (NTA). Un’infiltrazione efficace da una soluzione di polimeri con un peso molecolare elevato nell’NTA può essere complicata. Nell’ambito del progetto HYBRIDSOLAR2010 (“Development of inorganic / organic hybrid heterojunction solar cells”), gli scienziati hanno sfruttato l’elettroattività intrinseca di un monomero precursore per infiltrare elettrochimicamente il polimero nell’NTA in situ. Per presentare la fattibilità di tale approccio, gli scienziati hanno utilizzato il polimero PEDOT e l’NTA di biossido di titanio (TiO2). Un’attenta selezione dei parametri sintetici ha consentito la sintonizzazione della composizione e della morfologia del composito. Ottimizzando tutti i processi chiave (assorbimento delle luce, generazione di eccitoni e trasporto della carica), sono stati preparati ibridi con proprietà elettrochimiche migliorate per produrre nuovi dispositivi a celle solari. Il lavoro è stato inoltre orientato allo sviluppo di assemblati ibridi ternari basati su TiO2, PEDOT e solfuro di cadmio (CdS) per le celle solari sensibilizzate con punti quantici in stato solido. Utilizzando il metodo della reazione e dell’assorbimento successivo dello strato ionico, gli scienziati hanno depositato il CdS e i punti quantici del selenurio di cadmio sui nanotubi, quindi hanno innestato il polimero PEDOT. La deposizione fotoelettrochimica del polimero conduttore è stata realizzata mediante eccitazione selettiva del sensibilizzante calciogenuro e della fotoeccitazione collettiva dei due componenti semiconduttori. Selezionando materiali organici e inorganici adatti, il progetto HYBRIDSOLAR2010 ha contribuito con importanti progressi alla fabbricazione di dispositivi a celle solari ibride. I risultati del progetto sono stati pubblicati in numerose riviste peer-reviewed.
Parole chiave
Raccolta di energia, celle solari a eterogiunzione, donatore organico di elettroni, semiconduttori inorganici di ossidi, array di nanotubi
