Coloranti organici fotovoltaici: nuovo record di efficienza

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moduli con coloranti organici fotovoltaici
Celle Grätzel installate presso lo SwissTech Convention Center. Credit: Alain Herzog/EPFL

Dai laboratori del Politecnico di Losanna un nuovo record di efficienza per le celle a base di coloranti organici fotovoltaici

Le celle a base di coloranti organici fotovoltaici toccano nuove vette di efficienza di conversione, arrivando al 30%. Lo straordinario risultato è stato raggiunto dal team di scienziati del Politecnico di Losanna, in Svizzera, dove negli anni ‘90 Michael Grätzel e Brian O’Regan sperimentarono per la prima volta celle solari in cui il silicio era sostituito da colorante o DSSC.

L’innovazione fu tale che adesso questo tipo di celle è chiamato anche “Cella di Grätzel”.

Celle solari a base di coloranti organici fotovoltaici

La tecnologia delle celle a base di coloranti organici fotovoltaici ha proseguito il suo percorso da quel momento, seppur in maniera più discontinua di quella a base di semiconduttori inorganici. Nonostante questo, grazie a una serie di aspetti tecnici specifici relativi a trasparenza, colore, flessibilità e capacità di utilizzare luce diffusa oltre a quella incidente, è ampiamente utilizzata nell’elettronica portatile e nell’Internet of Things.

Da quando sono state ideate negli anni ‘90 le celle a base di coloranti organici fotovoltaici hanno migliorato notevolmente le proprie prestazioni, fino ad arrivare agli odierni record dovuti a nuove sperimentazioni.

Il processo di assemblaggio di una cella solare di questo genere viene eseguito con una tecnica di co-sensibilizzazione che, attraverso l’utilizzo di due o più coloranti diversi in una sola unità, genera un assorbimento ottico. In questo modo cresce la porzione di spettro utilizzata, e questo determina un aumento dell’efficienza di conversione.

La sfida in questo campo è nel progettare, sintetizzare e operare uno screening molecolare che garantisca una combinazione ottimale di pigmenti: per farlo dal Politecnico hanno ideato un espediente, illustrato da un articolo su Nature, che migliora nettamente le performance del processo. 

Le celle realizzate ora sono arrivate a un’efficienza di conversione del 15,2% per quanto riguarda la luce solare diretta e la loro stabilità operativa conta 500 ore.

La loro superficie attiva è stata inoltre aumentata di 2,8 centimetri quadrati: questo aumento ha consentito di raggiungere una quota tra il 28,4% e il 30,2% di efficienza di conversione della luce ambientale, con ottimi livelli di stabilità.

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