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Celle fotovoltaiche in plastica: costi ridotti grazie a nuovi polimeri

celle fotovoltaiche in plastica Università di OsakaAbbassare i costi del fotovoltaico organico grazie a celle fotovoltaiche in plastica più efficienti. È questo l’obiettivo di un team di ricercatori della Osaka University. Gli scienziati giapponesi hanno migliorato l’efficienza dei loro polimeri organici, creati in collaborazione con il Max Planck Institute for Polymer Research.

Il nuovo design dei materiali organici permetterà di creare celle fotovoltaiche in plastica più leggere ed economiche. Quando viene applicata alle celle solari  la miscela di polimeri organici conduttori forma un film amorfo con un’efficienza di conversione dell’energia elevata.

A differenza dei film fotovoltaici organici convenzionali, questi mix polimerici non richiedono trattamenti complessi e costosi per mantenere un’efficienza soddisfacente. Solitamente infatti è necessario sottoporre i film polimerici a processi elaborati per assicurare che i diversi materiali organici si cristallizzino correttamente. Per eliminare questa fase e tagliare i costi, i ricercatori guidati da Yutaka Ie hanno usato delle miscele polimeriche amorfe.

Come funzionano le celle fotovoltaiche in plastica

Nelle celle fotovoltaiche in plastica l’energia solare eccita gli elettroni nel polimero. Gli elettronici si spostano verso un fullerene a forma di pallone da calcio e raggiungono il lato positivo della cella solare. L’elettrone spostandosi lascia uno spazio, noto come lacuna o buco di valenza. Questa lacuna si sposta attraverso il polimero per raggiungere l’altro lato del dispositivo e completare il circuito.

I polimeri creati dai ricercatori giapponesi non riuscivano a trasportare le lacune in modo efficiente. Per risolvere il problema gli scienziati hanno aggiunto alla struttura un nuovo componente, che migliora la conduttività dei buchi e aumenta le prestazioni delle celle solari organiche.

L’efficienza delle nuove celle fotovoltaiche in plastica è del 9,2%. Un incremento della capacità di conversione raggiunto senza aggiunta di additivi per solvente e ricottura termica, un trattamento che serve a eliminare i difetti della solidificazione.

Il nuovo design polimerico permetterà la produzione di massa di celle fotovoltaiche in plastica. Secondo Yoshio Aso, co-autore dello studio,  le celle solari organiche potranno essere stampate a costi competitivi con un processo semplice:

Questo dovrebbe abbassare di molto i costi dei dispositivi fotovoltaici organici, migliorando notevolmente l’assorbimento di energia.

I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Energy Materials. 

Fonte e foto: Osaka University

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