Celle solari organiche: cosa sono e quanto sono efficienti

Quello delle celle solari organiche è un settore di ricerca in costante crescita negli ultimi anni, scopriamone insieme le caratteristiche.

Celle fotovoltaiche organiche

Per celle fotovoltaiche o celle solari organiche, spesso indicate come OPV,  si intendono tutte quelle celle che utilizzano del materiale organico nella composizione principale e attivo della cella, al fine di emulare il famoso meccanismo della fotosintesi clorofilliana.

Il vantaggio indiscusso delle celle organiche è quello di poter essere costruite da composti sciolti per poi essere stampate in rotoli di polimeri, possono essere piegati, curvati e costruire strutture complesse, morbide, come ad esempio degli indumenti.

Lo svantaggio, invece, è assai notevole. Le celle organiche, infatti sono note per essere un tipo di cella relativamente poco conveniente, avendo un tasso di conversione dell’energia solare in elettrica con percentuali assai più basse rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche a silicio.

Mediamente, una cella inorganica riesce a convertire tra il 18 percento e il 22 percento di energia solare in elettrica, mentre quelle organiche scendono drasticamente, ben al di sotto del 10 percento.

Celle solari organiche

Ma perché le celle a base di silicio sono più efficienti rispetto a quelle organiche?

 

Il motivo risiede nel fatto che nelle celle fotovoltaiche a base di semiconduttori inorganici, come il silicio, la composizione atomica e la rete che si crea è legata in maniera molto stretta, e permette quindi agli elettroni di viaggiare molto facilmente attraverso lo strato di materiale.

Di contro, le celle organiche, hanno una maglia atomica molto più larga, intrappolando gli elettroni dopo qualche centinaia di nanometri.

La ricerca moderna, però ha permesso di effettuare grossi passi avanti per quanto riguarda, appunto, l’efficienza delle celle solari organiche.

 

Fotovoltaico Ibrido

 

Il fotovoltaico organico non offrirà sicuramente la stessa efficienza di una cella a base di silicio, ed è per questo che i maggiori produttori di celle solari hanno iniziato a sperimentare anche la produzione di celle ibride, aventi la parte attiva composta sia in silicio, sia in materiale organico  capace di assorbire le radiazioni solari, come le antocianine o veri e propri complessi proteici fotosintetici (estratti, per esempio, dalle foglie di spinaci).

Vi sono anche le celle solari di gamma “dye sensitized”, sempre ibride,costituite da un pigmento e da materiali inorganici, come ossido di titanio, e da un elettrolita. L’efficienza di queste celle si attesta tra il 10 percento e il 12 percento, risultando quindi assai più interessanti per le applicazioni commerciali di massa.

 

Scenari futuri

 

In Europa, il Team di ricerca e sviluppo della greca OET, acronimo di Organic Electronic Tecnologies, è riuscito a stampare delle celle organiche composte da una singola giunzione, su un unico polimero, raggiungendo l’efficienza record del 7,4 percento di energia convertita.

La percentuale è piccola, ma comparata ai valori precedenti è sicuramente un balzo enorme in avanti.

La società non punta certo a fermarsi qui. Ha annunciato, infatti, di puntare ad una efficienza del 9 percento entro il secondo semestre del 2021.

In Regno Unito, invece, sembrano essere più rosee le prospettive per il futuro.

Alcuni ricercatori sono riusciti a convertire, tramite celle organiche, il 15% di energia. Portando avanti gli studi che hanno permesso ciò, promettono una conversione fino al 17% entro qualche anno, con la convinzione di raggiungere, nel giro di un decennio, un generosissimo 25%, cifra attualmente di poco superiore alle celle inorganiche.

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