L'innovativa cella solare organica con un'efficienza di raccolta della carica del 100% potrebbe rivoluzionare la tecnologia solare

Con una scoperta rivoluzionaria, un team di ricerca dell'Università di Cambridge ha scoperto che una speciale molecola di semiconduttore organico può generare elettricità utilizzando un meccanismo che in precedenza si pensava fosse esclusivo dei materiali inorganici. Il lavoro - pubblicato sulla rivista Nature Materials - potrebbe avere un enorme impatto sul futuro dell'energia solare e dell'elettronica, consentendo lo sviluppo di celle solari monomateriali.

La ricerca - una collaborazione tra il team di fisica del Professor Sir Richard Friend e il team di chimica del Professor Hugo Bronstein - si è concentrata su una molecola organica chiamata P3TTM. Il team congiunto ha scoperto che quando le molecole di P3TTM si impacchettano strettamente insieme, le interazioni uniche tra gli elettroni non accoppiati permettono di convertire un fotone in una carica elettrica utilizzabile.

Nella maggior parte dei materiali organici, gli elettroni sono accoppiati e non interagiscono con i loro vicini. Ma nel nostro sistema, quando le molecole si impacchettano, l'interazione tra gli elettroni non appaiati sui siti vicini li incoraggia ad allinearsi alternativamente verso l'alto e verso il basso... Quando assorbe la luce, uno di questi elettroni salta sul suo vicino più prossimo, creando cariche positive e negative che possono essere estratte per dare una fotocorrente. - Biwen Li, ricercatore principale del Cavendish Laboratory.

Questo rappresenta un cambiamento importante rispetto alle celle solari convenzionali, che richiedono un'interfaccia tra due materiali - un donatore di elettroni e un accettore - per generare elettricità, una configurazione che limita l'efficienza complessiva delle celle.

Il materiale ha fatto valere il suo peso nei test di laboratorio, mostrando un rendimento quantico per la generazione di carica fino al 40% in una configurazione. In un'altra configurazione che utilizza una semplice cella solare realizzata con un film puro del materiale, i ricercatori hanno misurato un'efficienza di raccolta della carica quasi perfetta, vicina al 100%. Tuttavia, il team non ha riportato l'efficienza di conversione di potenza complessiva delle configurazioni.

Questa scoperta potrebbe favorire lo sviluppo di celle solari compatte, altamente efficienti e a basso costo, che utilizzano un solo materiale invece di due. Se integrata con successo, questa tecnologia potrebbe alimentare la prossima generazione di dispositivi elettronici autocaricanti.