FANDOM


Le celle solari polimeriche sono un innovativo tipo di cella fotovoltaica che prescinde dal silicio, che quando colpito dalla luce solare crea una differenza di potenziale, ossia energia elettrica, con possibili vari utilizzi.

CRENC SolareOrganico

Schema di funzionamento di una cella solare organica

Premesse Modifica

Attualmente la quasi totalità delle celle fotovoltaiche presenti sul mercato sono basate sul silicio. Si tratta di una tecnologia ancora relativamente costosa, sia per la difficoltà di ottenere silicio in forma pura, sia per la complessità dei processi di fabbricazione delle celle. Questi fattori stanno spingendo l'interesse verso tecnologie alternative. Da questo punto di vista, le celle fotovoltaiche organiche e polimeriche rappresentano una delle innovazioni più interessanti e promettenti di questi ultimi anni.

Caratteristiche Modifica

Queste celle sono costituite da uno strato spesso circa 100 nm di un materiale fotoattivo nanostrutturato frapposto fra due elettrodi, uno dei quali è trasparente e supportato da un materiale trasparente rigido (vetro) o flessibile, come ad esempio il PET o la carta ; in questo secondo caso le celle stesse risulteranno essere totalmente flessibili e avvolgibili. Il cuore della cella, il materiale fotoattivo, consiste generalmente di una miscela di un polimero semiconduttore, capace di assorbire la radiazione solare e generare una coppia buca-elettrone, e di un materiale accettore di elettroni, in grado di accogliere l'elettrone generato nel polimero. Le cariche diffondono quindi verso gli elettrodi e, se questi sono collegati in un circuito elettrico, si ha generazione di corrente.

Affinché il processo descritto possa avvenire è fondamentale controllare a livello nanometrico la morfologia del materiale. La sua nanostruttura è infatti una delle chiavi per ottenere celle dotate di buona efficienza. L'altra chiave è legata alla chimica dei materiali utilizzati per realizzare lo strato fotoattivo, e alla loro struttura molecolare, che determina i livelli energetici in gioco e governa il processo di trasferimento di elettroni. Il miglioramento delle celle polimeriche passa perciò per l'applicazione di tutta una serie di competenze che vanno dalla chimica, alla fisica, dalla scienza dei materiali, all'ingegneria.

Ricerche delll'Istituto ENI Donegiani Modifica

Il Centro Ricerche per le Energie Non Convenzionali - Istituto eni Donegani è stato il primo centro (ed è tutt'ora uno dei pochi in Europa) a disporre al proprio interno di tutta la catena di sviluppo: dalla modellazione molecolare al prototipo funzionante.

Per validare i materiali attivi di potenziale interesse applicativo non si può prescindere dalla realizzazione di un dispositivo. Questa attività viene svolta condizioni di assenza di ossigeno e umidità; la preparazione prevede la deposizione su supporti rigidi o flessibili di strati di un centinaio di milionesimi di millimetro che costituiscono il cuore della cella.

Una "cella modello" di pochi millimetri quadrati, viene sottoposta ad una serie di test per valutare come variano la corrente e la tensione della cella, l'efficienza in tutte le regioni dello spettro visibile, l'efficienza totale e la stabilità nel tempo. All'occorrenza si preparano celle con aree attive maggiori e si incapsulano per i test di invecchiamento o per altre caratterizzazioni da condurre presso laboratori specializzati.

La possibilità di produrre in modo estremamente versatile strutture chimiche complesse che interagiscono in modo ottimale con la luce solare, offre enormi margini di innovazione e ampi spazi di ricerca: il premio Nobel assegnato nel 2000 ai professori Alan Heeger, Alan McDiarmid e Hideki Shirakawa si inquadrava proprio in questo filone. Da questo punto di vista, un aspetto chiave nello sviluppo di questa tecnologia risiede nel controllo a livello molecolare e nanometrico delle strutture prodotte. Allo stato attuale le celle polimeriche devono essere ancora migliorate sotto il profilo dell'efficienza e della stabilità in condizioni ambientali. Recentemente è stato annunciato il record di efficienza di questo tipo di dispositivi del 7.6%, contro 23% delle celle al silicio e 18% delle celle inorganiche a film sottili.

Una volta risolti questi problemi, la prospettiva è quella di disporre di moduli fotovoltaici economici, leggeri, facilmente riciclabili e addirittura flessibili, che ben si adattano, ad esempio, a settori come quello dell'elettronica portatile e di consumo. In definitiva, le celle polimeriche sono una tecnologia del futuro ed in piena espansione.

Collegamenti esterni Modifica

Fonti Modifica



Collegamenti interniModifica



Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Inoltre su FANDOM

Wiki casuale