Celle solari organiche: si può arrivare al 20%di rendimento. Una prospettiva interessante per il futuro

Insieme alle celle a Piroskivite un’altra frontiera molto interessante per il superamento dei limiti delle attuali celle solari monocristalline al silicio sono le celle solari organiche. Le celle solari fotovoltaiche organiche (OPV) mirano a fornire una soluzione fotovoltaica a basso consumo energetico alla produzione e con materiali abbondanti sulla Terra. Questa tecnologia quindi ha il potenziale teorico di fornire elettricità a un costo inferiore rispetto alle tecnologie solari di prima e seconda generazione. Poiché è possibile utilizzare diversi assorbitori per creare dispositivi OPV colorati o trasparenti, questa tecnologia è particolarmente interessante per il mercato del fotovoltaico integrato negli edifici. Il fotovoltaico organico ha raggiunto sinora efficienze vicine all’11%, ma i limiti di efficienza e l’affidabilità a lungo termine rimangono ostacoli significativi.

A differenza della maggior parte delle celle solari inorganiche, le celle OPV utilizzano assorbitori molecolari o polimerici, che generano un eccitone localizzati, quindi comunque basati sulla chimica organica.  Fra i materiali utilizzati sinora per questo tipo di film organici vi è il Fullerene, ad esempio, insieme ad altri tipi di materiali organici.

Ora però c’è una innovazione che fa molto ben sperare e che porta l’efficienza delle celle organiche a un livello comparabile con le medie celle al silicio. Come strategia  per migliorare l’utilizzo della luce, la costruzione di celle con struttura tandem presenta un grande potenziale nel raggiungimento di un’elevata efficienza, il che incoraggia il campo delle celle solari organiche. Qui sviluppiamo uno strato di interconnessione avanzato per celle solari organiche tandem, composto da TiOx evaporato a fascio di elettroni e PEDOT:PSS. Utilizzando l’evaporazione a fascio di elettroni, si ottiene un’interfaccia TiOx/PEDOT:PSS nitida, liscia e densa. Controllando il flusso di O2 durante l’evaporazione, si ottiene un’efficiente estrazione di elettroni e una bassa barriera Schottky in PBDB-TF:GS-ISO/TiO1.76 e TiO1.76/PEDOT:PSS, che garantiscono la ricombinazione delle cariche tra le due sottocelle. La cella tandem con strato di interconnessione di TiO1,76/PEDOT:PSS mostra un’efficienza del 20,27%, certificata come 20,0% dall’Istituto Nazionale di Metrologia cinese. Pertanto, il nostro risultato segna l’arrivo dell’era del 20% nel campo delle celle solari organiche. Ecco un grafico che ne mostra il funzionamento

Questo tipo di esperimento dimostra come ci sia ancora molto da ricercare in questo settore e come la possibilità di avere rendimenti comparabili a quelli al silicio sia possibile. Si tratta solo di compiere le necessarie ricerche e sperimentazioni. Se non questa saranno magari altre soluzioni a rendere possibile la produzione ci celle a buon rendimento, ma di facile costruzione e dai costi contenuti. Quello che ci vorrebbe anche per distaccarsi dalla supremazia del silicio cinese.