I ricercatori utilizzano piccole particelle d'oro per aumentare l'efficienza delle celle solari orga

August 31, 2011

Nel mondo dell’energia solare, le celle fotovoltaiche organiche hanno un'ampia gamma di potenziali applicazioni, ma sono ancora agli inizi. Se da una parte queste celle a base di carbonio, che impiegano polimeri o piccole molecole organiche come semiconduttori, sono molto più sottili e meno costose da produrre rispetto alle tradizionali celle solari composte da wafer in silicio inorganico, dall’altra faticano a raggiungere livelli accettabili di efficienza nella conversione in elettricità della luce solare. Ora, i ricercatori dell'Università della California (UCLA) ei loro colleghi provenienti dalla Cina e dal Giappone, hanno dimostrato che introducendo le nano-particelle d'oro in queste celle organiche fotovoltaiche e sfruttando l'effetto ‘plasmonico’, con la quale il metallo contribuisce ad aumentare l'assorbimento della luce solare, è possibile migliorare significativamente la conversione di energia delle cellule. In un articolo recentemente pubblicato nella rivista ACS Nano, il team di ricercatori, guidato da Yang Yang, un professore di Scienza dei materiali e ingegneria alla Facoltà di Ingegneria e Scienze Applicate “Henry Samueli” dell’UCLA, e direttore del ‘Nano Renewable Energy Center ’ all’Istituto dei nano-sistemi della California, dimostra come essi riescano ad interporre uno strato di nano-particelle d'oro tra due sotto-celle foto-assorbenti in una cella-tandem polimerica, in modo da raccogliere una frazione maggiore dello spettro solare. Gli scienziati hanno scoperto che se si utilizza la connettività delle nano-particelle d'oro, si è in grado di aumentare la conversione di potenza di ben 20 per cento. Le nano-particelle d'oro creano un forte campo elettromagnetico all'interno dei sottili strati organici fotovoltaici causato dall’effetto ‘plasmonico’, che concentra la luce in modo che possa essere assorbita dallo strato inferiore delle celle in maggior quantità. Questo team è stato il primo a pubblicare un rapporto su celle-tandem polimeriche potenziate con effetto plasmonico, superando le difficoltà d’incorporare le nano-strutture metalliche nella struttura generale del dispositivo. L'effetto ‘plasmonico’ che avviene nel mezzo dello strato di collegamento può potenziare allo stesso tempo sia la sottocella superiore che quella inferiore - uno 'sweet spot' che porta a un miglioramento dell'efficienza di conversione di potenza della cella-tandem dal 5,22 % al 6,24%. Il rapporto di valorizzazione raggiunge il 20%.