Celle solari a colorante organico più efficienti con ossido di zinco

Le celle solari a colorante organico potrebbero presto diventare più efficienti grazie alle scoperte compiute da un’équipe di ricercatori australiani della Monash University, in collaborazione con l’Helmholtz Zentrum (HZB) e la Freie Universität di Berlino. I risultati dello studio sono stati illustrati sulla rivista online Scientific Reports, edita dal Nature Publishing Group.

Gli scienziati australiani spiegano che la conversione dell’energia solare in elettricità può essere ottenuta con diversi materiali. Le celle solari organiche combinano molecole di coloranti applicate a un materiale semiconduttore come il biossido di titanio (TiO2). Le molecole del colorante catturano la luce solare e iniettano gli elettroni nello strato di biossido di titanio, creando un flusso di corrente. Un’alternativa più valida al biossido di titanio come materiale per l’elettrodo è l’ossido di zinco (ZnO).

Questo materiale consente agli elettroni di fluire più velocemente a separazione di carica avvenuta. Inoltre utilizzando l’ossido di zinco è possibile semplificare la produzione di nanostrutture, capaci di assorbire la luce solare in modo più efficiente. Finora gli scienziati non sono mai riusciti a costruire celle solari in ossido di zinco più efficienti delle celle solari in biossido di titanio. L’équipe guidata da Emad Aziz ha fatto luce sulle cause di questo insuccesso grazie all’utilizzo di un potente laser, capace di generare impulsi XUV ultracorti con una durata inferiore ai 45 femtosecondi.

Gli impulsi sollecitano lo sviluppo di stati eccitati, permettendo di osservare le reazioni che avvengono nella cella solare. Come illustra Mario Borgwardt uno degli autori dello studio:

I nostri test hanno dimostrato per la prima volta che i portatori di carica rimangono temporaneamente intrappolati in un’interfaccia che si forma tra il colorante e lo strato confinante del semiconduttore. Questo processo riduce l’efficienza della cella solare.

La scoperta permetterà di migliorare la comunicazione tra il colorante e il semiconduttore, progettando celle solari a colorante organico più efficienti. I dati raccolti potranno inoltre essere impiegati per costruire nuovi materiali adatti a immagazzinare l’energia solare sotto forma di idrogeno.