Rivoluzione nell'energia solare: l'Università di Tecnologia di Chemnitz sta studiando le cellule organiche!

Rivoluzione nell'energia solare: l'Università di Tecnologia di Chemnitz sta studiando le cellule organiche!

La ricerca sulle celle solari organiche ha acquisito slancio negli ultimi anni, in particolare presso l'Università di Tecnologia di Chemnitz, dove un team guidato dal Prof. Dr. Carsten Deibel sta lavorando intensamente per aumentare l'efficienza di queste tecnologie. L’attenzione qui è sulla comprensione dei portatori di carica lenti, che sono responsabili di una significativa resistenza al trasporto. Questo fenomeno influenza sia il fattore di riempimento che le prestazioni complessive delle celle solari. I risultati di questa ricerca vengono pubblicati su rinomate riviste come “Reports on Progress in Physics” e “Advanced Energy Materials” per fornire alla comunità scientifica nuovi spunti.

La collaborazione interdisciplinare è una parte essenziale di questo progresso. Nell’ambito del gruppo di ricerca DFG “Fotovoltaico organico stampato e stabile con accettori non fullerenici – POPULAR”, esperti di diverse università tedesche e britanniche hanno lavorato a progetti finanziati con circa cinque milioni di euro. L'obiettivo di questo gruppo è migliorare e ottimizzare le celle solari organiche per la produzione di massa.

Il ruolo delle celle solari organiche

Le celle solari organiche, costituite da sostanze chimiche organiche uniformi, in particolare composti di idrocarburi come la plastica, offrono numerosi vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali. Ad agosto 2018, la loro efficienza era del 17,3%, inferiore a quella delle celle solari inorganiche, ma si distingue per i processi di produzione versatili e convenienti. Le prime celle solari organiche furono sviluppate da Ching W. Tang nel 1985 e si basano ancora su polimeri coniugati e fullereni nei loro strati.

Una delle sfide principali è la lentezza dei movimenti dei portacarichi. Questi problemi possono essere aggirati utilizzando un sistema donatore-accettore che consenta un rapido trasferimento della carica. Lo strato attivo di queste celle è depositato su un elettrodo trasparente e conduttivo che massimizza l'assorbimento della luce, mentre un elettrodo metallico raccoglie i portatori di carica raccolti sull'altro lato dello strato.

Innovazioni e sfide

Oltre alla ricerca presso l'Università della Tecnologia di Chemnitz, istituzioni come questa stanno portando avanti Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare approcci innovativi alla produzione di celle solari organiche. Stanno lavorando su materiali più economici e più rispettosi dell’ambiente che siano accessibili per l’uso commerciale. Lo sviluppo di celle trasparenti flessibili e leggere potrebbe aprire campi di applicazione innovativi, ad esempio come soluzioni integrate nei sistemi di finestre o nelle pellicole di protezione agricola che offrono protezione e contribuiscono alla generazione di energia.

Sebbene il fotovoltaico organico abbia fatto progressi negli ultimi anni, la stabilità a lungo termine rimane uno dei principali ostacoli alla sua svolta commerciale. Aziende come Heliatek sono state fondate per portare queste tecnologie nella produzione di massa, ma sono ancora necessari sviluppi per ottimizzare la durata e l’efficienza di queste celle alla luce del sole. La creazione di un ambiente di mercato stabile per le celle solari organiche richiede non solo miglioramenti tecnologici ma anche strategie economiche per ridurre i costi.

Gli sviluppi attuali dimostrano che la vivacità e lo spirito innovativo nel campo dell'energia solare organica stanno diventando sempre più importanti. Progetti di ricerca e aziende stanno cercando di superare le sfide e quindi realizzare i vantaggi di questa tecnologia per un'applicazione più ampia.