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Innovative Materials for Multiple Junction OPVs and for Improved Light Management

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Nuovi materiali per celle solari organiche ad alta efficienza

Il fotovoltaico organico (OPV) può costare meno rispetto agli omologhi in silicio, ma la sua efficienza e durata della vita utile rimangono aspetti negativi in quanto alla commercializzazione su larga scala. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato nuove celle OPV per tre specifiche applicazioni interne ed esterne che possono migliorare l’efficienza energetica, grazie all’elevato livello di capacità di gestione della luce e di stabilità.

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La tecnologia solare fotovoltaica rappresenta una delle tecnologie per l’ottenimento di energia rinnovabile caratterizzata da più rapida crescita, e può contribuire a soddisfare la crescente domanda mondiale di energia. Le celle OPV rappresentano una tecnologia di trasformazione con un grande potenziale per una produzione ad alta resa con costi molto bassi, inoltre l’uso di materiali atossici e abbondanti in natura rende tale tecnologia ecologica. Le celle OPV possono beneficiare da una più ampia scelta di materiali funzionali, dato che proprietà dei materiali come mobilità di carica, banda proibita, fototensione o stabilità intrinseca possono essere regolate da un’attenta progettazione e sintesi. Pertanto, la selezione dei materiali migliori per ottimizzare l’assorbimento della luce e la fototensione rimane una pratica impegnativa, dunque sono urgentemente necessari dei miglioramenti continui in fatto di materiali. Comprendendo un vasto numero di università, istituti di ricerca e partner industriali, il progetto MUJULIMA (Innovative materials for multiple junction OPVs and for improved light management), finanziato dall’UE, è stato istituito per affrontare alcune delle preoccupazioni relative alle celle OPV. Un aspetto chiave per il raggiungimento degli obiettivi del progetto ha riguardato la selezione di materiali fotoattivi dalle prestazioni elevate per l’applicazione su celle solari a giunzione multipla, lavorate in soluzione. L’impiego di polimeri donatori-accettori con variazione sufficiente nella banda ottica proibita ha contribuito a raggiungere elevate efficienze in merito ai dispositivi con giunzione singola, doppia e tripla. Inoltre, l’uso di materiali convertitori in salita e discesa ha fornito una migliore capacità di gestione della luce e un aumento dell’efficienza di conversione dell’energia. Oltre alla sintesi di nuovi materiali, lo sviluppo di formulazioni di inchiostri specifici, l’ottimizzazione dell’architettura cellulare e lo sviluppo del processo a getto d’inchiostro rappresentano processi necessari per il raggiungimento di celle OPV con elevata efficienza di conversione dell’energia. I ricercatori hanno inoltre sviluppato test di invecchiamento accelerato per identificare e correggere i meccanismi di degradazione, in modo tale da migliorare ulteriormente la durata e la stabilità dei moduli. Il consorzio del progetto ha dimostrato i propri successi in tre applicazioni: piccole celle OPV da interni per dispositivi domestici intelligenti; pannelli di medie dimensioni per arredo urbano; un grande tetto solare flessibile per autobus commerciali. Dati i vantaggi significativi in termini di costi e flessibilità della lavorazione, se le prestazioni del dispositivo vengono migliorate e i problemi di stabilità risolti, i notevoli risparmi offerti dalle celle OPV aumenteranno la diffusione tale tecnologia nel mercato dell’energia solare.

Parole chiave

Celle solari, fotovoltaico organico, gestione della luce, larghezza di banda interdetta, fototensione, MUJULIMA

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