OHMIO, un raggio di speranza per i dispositivi elettronici flessibili Un materiale polimerico conduttore recentemente sviluppato rende le celle solari di nuova generazione più leggere, meno spesse e più flessibili. Il progetto OHMIO, sostenuto dall’UE, le ha inoltre rese più efficienti dal punto di vista energetico e più economiche in termini di produzione. Cambiamento climatico e Ambiente © Iaremenko Sergii, Shutterstock I conduttori trasparenti ad ampia superficie, sottili pellicole di materiale trasparente all’occhio ed elettricamente conduttivo, sono importanti componenti di diverse applicazioni, tra cui celle solari a pellicola sottile, display tradizionali a cristalli liquidi e diodi organici a emissione luminosa. Grazie ai finanziamenti dell’UE, i ricercatori del progetto OHMIO hanno lavorato su un nuovo materiale polimerico conduttore flessibile, sostenibile e dall’elevata trasparenza che può essere utilizzato per rendere le celle solari organiche meno costose e più efficienti rispetto agli altri dispositivi elettronici. I lavori sono stati compiuti dalla PMI Intenanomat S.L. fondata nel 2010 dall’Istituto di scienze materiali dell’Università di Valencia. Il nuovo prodotto sviluppato dall’azienda, Ohmidot™, è un materiale polimerico altamente flessibile e trasparente che conduce l’elettricità in modo efficiente e supera i problemi legati agli altri materiali presenti sul mercato. Gli ostacoli alla commercializzazione delle celle solari in perovskite Le celle solari in perovskite, dalla loro introduzione, sono significativamente migliorate dal punto di vista dell’efficienza nella conversione di energia. Tuttavia, per conseguire ulteriori miglioramenti è necessario ottimizzare i materiali che trasportano le lacune: la loro integrazione nelle celle solari in perovskite, infatti, è fondamentale per migliorare le prestazioni dei dispositivi e la stabilità operativa. «Questi materiali svolgono un ruolo fondamentale perché migliorano selettivamente l’efficienza del trasporto delle lacune, bloccano il trasferimento dell’elettrone verso l’anodo ed evitano la degradazione all’interfaccia metallo-perovskite», spiega Pedro Rodríguez Cantó, responsabile del dipartimento ricerca e sviluppo presso Intenanomat. Tra i tipici strati di trasporto delle lacune figura una miscela di polimeri costituita da due ionomeri chiamata PEDOT:PSS. Data la sua combinazione unica di eccellente conducibilità, trasparenza, duttilità e facilità di trattamento, è divenuta un materiale di riferimento nel fotovoltaico a pellicola sottile. Il lato negativo è che le formulazioni commerciali della PEDOT:PSS possono essere altamente acide, tanto da far in modo che l’umidità riesca a incrementare in modo significativo il tasso di corrosione degli strati adiacenti nel dispositivo. In tal modo si restringe il termine di deperibilità della cella solare in perovskite, rendendo il suo percorso verso la fase di commercializzazione notevolmente più difficile. Superare le limitazioni I ricercatori del progetto sono riusciti a superare queste limitazioni, un traguardo che dovrebbe suscitare plausi in quanto è riuscito a dare quell’impulso tanto necessario all’industria delle celle solari in perovskite. «La tecnologia di OHMIO è un’innovazione dirompente con un forte impatto sui costi di produzione, sul ciclo vitale e sulle prestazioni dei dispositivi elettronici flessibili di ultima generazione», osserva Rodríguez Cantó. La formula di Ohmid™ è liquida, con additivi selettivi e solventi ecocompatibili, ed elimina l’impiego dell’acqua che degraderebbe gli strati adiacenti, ridurrebbe la durata utile del dispositivo e provocherebbe una formazione della pellicola di cattiva qualità. Ciò consente inoltre ai produttori di rivestire e stampare polimeri conduttori trasparenti su diversi tipi di substrati in modo più efficiente, impiegando comuni tecnologie di rivestimento e stampa. Inoltre, la formula non contiene acidi o altri elementi che provocano problemi di corrosione. Campi d’applicazione Ohmidot™ può essere formulato per adattarsi a qualsiasi architettura di cella solare in perovskite. La sua capacità di migliorare l’efficienza delle celle solari si relaziona alla sua elevata trasparenza al visibile, ma soprattutto al vicino infrarosso, che è del 30 % più alta rispetto a quello del materiale standard industriale della PEDOT:PSS. Rodríguez Cantó approfondisce: «Ohmidot™ riduce significativamente i costi di produzione delle celle solari, in quanto i substrati non hanno più bisogno dell’attivazione superficiale prima di essere rivestiti. Inoltre, è formulato in soluzione con additivi e solventi selettivi ed è compatibile con la maggior parte delle tecniche comuni di rivestimento e stampa. Per di più, lo spessore della pellicola può essere regolato fino a 10 nm, consentendo di risparmiare fino al 200 % nelle materie prime». Oltre al suo impiego come materiale per il trasporto delle lacune nel fotovoltaico, la nuova tecnologia brevettata di OHMIO si apre a un’affascinante gamma di applicazioni. In particolare, può essere utilizzata per produrre elettrodi trasparenti o rivestimenti antistatici, per potenziare gli strati di iniezione delle lacune in display e illuminazione con diodi organici a emissione luminosa e fungere da inchiostro nell’elettronica stampata. Tra gli altri potenziali impieghi figurano finestre, pellicole fotografiche, materiali da costruzione, condensatori polimerici e sensori per gas. Parole chiave OHMIO, trasparente, cella solare in perovskite, organico, flessibile, Ohmidot, PEDOT:PSS, trasporto delle lacune, Intenanomat, polimero conduttore
