Grazie alla loro leggerezza, flessibilità e a un processo di produzione energeticamente più efficiente, le celle solari organiche rappresentano un’alternativa interessante ai tradizionali modelli basati su silicio. Purtroppo, ancora oggi soffrono di diversi limiti, tra cui una marcata vulnerabilità alla degradazione causata dall’esposizione alla luce e all’aria, che ne compromette l’efficienza e la durabilità. Per fortuna, i ricercatori dell’Åbo Akademi University in Finlandia e del Suzhou Institute for Nano-Tech and Nano-Bionics in Cina sono riusciti a risolvere proprio questo problema.
Celle solari organiche e il problema della degradazione
Facciamo un piccolo preambolo. Per “celle solari organiche” si intendono dei pannelli fotovoltaici che, anziché utilizzare il tradizionale silicio, impiegano polimeri (o piccole molecole a base di carbonio) ed elettronica organica. Una soluzione eco-sostenibile che le rende leggere, flessibili, durevoli. E anche efficienti, visto che questi pannelli possono raggiungere un’efficienza del 20%, avvicinandosi così alle performance delle soluzioni in perovskite.
Nonostante le loro caratteristiche promettenti, le celle solari organiche devono ancora superare numerosi ostacoli, come ad esempio la loro tendenza alla degradazione.
Come precisa il sito di informazione Rinnovabili, per la creazione di queste celle vengono impiegati dei semiconduttori organici, che appunto tendono a degradarsi quando sono esposti all’aria. Per aggirare questo limite, molte celle solari organiche sono realizzate oggi con un’architettura invertita (NIP), che rende il dispositivo più stabile e durevole, ma comporta un’efficienza di conversione significativamente inferiore.
È proprio su questo aspetto che si sono concentrati i ricercatori dell’Åbo Akademi University e del Suzhou Institute for Nano-Tech and Nano-Bionics, arrivando infine a individuare una soluzione davvero innovativa.
Migliore efficienza e una durabilità di oltre 16 anni
Nella loro ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Photonics, il team ha individuato un meccanismo in grado di spiegare la minore efficienza, finora sconosciuto: una perdita di atomi di ossigeno nel reticolo cristallino, in particolare al livello del contatto inferiore, che porta a perdite importanti a livello di efficienza. È bastato applicare uno strato sottile di nitrato di ossido di silicio sul contatto inferiore per eliminare questo problema, e aumentare così l’efficienza della cella solare.
Ma non solo. Con questa “semplice” applicazione, le celle solari sono ora in grado di funzionare per ben 24.700 ore sotto luce bianca, con una durata operativa prevista di oltre 16 anni. Si tratta del più lungo periodo di vita mai registrato per questa tipologia di pannelli solari: un passo fondamentale verso la commercializzazione su larga scala di queste tecnologie.
La stabilità e la durata, infatti, sono cruciali per rendere queste celle competitive sul mercato delle energie rinnovabili, e i risultati ottenuti dagli scienziati aprono nuove prospettive per l’industria.
