Migliorare l’efficienza delle celle solari organiche
I dispositivi fotovoltaici organici, che rappresentano una tecnologia emergente nel campo del FV, potrebbero trasformare l’energia solare in elettricità a basso costo. Le basse efficienze di conversione di potenza e i limiti di efficienza rimangono però ostacoli significativi per un assorbimento ampio da parte del mercato. Il progetto IQEOPV (Internal quantum efficiency limitations in organic photovoltaics), finanziato dall’UE, ha studiato la fotogenerazione e i processi di ricombinazione dei portatori di carica per ottimizzare le prestazioni dei dispositivi fotovoltaici organici. Con studi dettagliati, gli scienziati hanno acquisito nuove conoscenze sulla dipendenza generale del voltaggio delle celle dalla ricombinazione. Proporzionato al voltaggio, il fattore di idealità del diodo è stato determinato per una serie di celle solari organiche su un’ampia gamma di concentrazioni e temperature del portatore di carica. I ricercatori del team hanno scoperto che il voltaggio del circuito aperto per molti materiali ad alto intervallo di banda devia dal comportamento logaritmico previsto quando si avvicina ad alte intensità di corrente o di luce. Questa deviazione del voltaggio probabilmente sarebbe stata riscontrata nella ricombinazione della superficie all’elettrodo. Inoltre, questa perdita di voltaggio era associata a una transizione non-radiativa all’elettrodo. I materiali polimerici e di fullereni usati nei dispositivi fotovoltaici organici hanno dimostrato di influenzare in modo significativo la coda di assorbimento dell’energia e l’inizio della ricombinazione radiativa dell’energia. Questo limita in modo considerevole le prestazioni delle celle solari dato che il fotovoltaggio rimane molto al di sotto dei limiti superiori. Si è riscontrato che l’energia di rilassamento dei portatori di carica nell’ambito degli stati di trasferimento della carica rispecchia questa perdita di voltaggio. Gli scienziati hanno trovato un nuovo tipo di cella solare che può raggiungere alte prestazioni FV – efficienza radiativa – a base di materiali organici e inorganici. Queste celle solari ibride aprono una nuova via per la produzione di FV su larga scala con una ricombinazione parassitaria e un più alto voltaggio a circuito aperto ed efficienza di conversione della potenza. I dispositivi fotovoltaici organici puri devono superare ostacoli sostanziali prima di essere in grado di contribuire in modo significativo alla produzione di energia rinnovabile. Nonostante la possibilità di produrre in modo facile celle solari su grandi superfici a costi bassi, la loro struttura morbida ne limita la possibilità di raggiungere alte efficienze di conversione di energia. È necessario continuare la ricerca per superare questo problema.
