(Phys.org) — I ricercatori dell'Università di Cincinnati stanno riportando i primi risultati su un modo per realizzare pannelli a energia solare nelle luci, calcolatrici e tettucci più leggeri, meno caro, più flessibile (quindi meno fragile) e più efficiente.
Fei Yu, uno studente di dottorato in ingegneria dei materiali dell'Università di Cincinnati, presenterà nuove scoperte sull'aumento dell'efficienza di conversione dell'energia delle celle solari polimeriche il 3 marzo, all'incontro dell'American Physical Society a Denver.
Yu sta sperimentando l'aggiunta di una piccola frazione di nanoflakes di grafene alle celle solari a eterogiunzione sfusa (BHJ) a miscela polimerica per migliorare le prestazioni e ridurre i costi dell'energia solare.
"Ci sono stati molti studi su come rendere più efficienti le celle solari in plastica, in modo che possano sostituire in futuro le celle solari al silicio, " dice Yu. "Possono essere trasformati in più sottili, pannelli più leggeri e flessibili. Però, attualmente non sono efficienti come le celle solari al silicio, quindi stiamo esaminando come aumentare tale efficienza."
Immagina di calciare accidentalmente una luce da giardino a energia solare al silicio, solo per vedere la cella a energia solare incrinarsi. I polimeri sono materiali a base di carbonio più flessibili dei tradizionali, fragili celle solari al silicio. Trasporto di carica, anche se, è stato un fattore limitante per le prestazioni delle celle solari polimeriche.
Grafene, una forma naturale di carbonio, è un materiale relativamente recente scoperto sottile meno di un nanometro. "Poiché il grafene è carbonio puro, la sua conduttività di carica è molto alta, " spiega Yu. "Vogliamo massimizzare l'energia assorbita dalla cella solare, quindi stiamo aumentando il rapporto tra donatore e accettore e stiamo usando una frazione molto bassa di grafene per raggiungere questo obiettivo".
La ricerca di Yu ha scoperto che l'efficienza aumenta di tre volte aggiungendo grafene, perché il materiale stava aiutando a trasportare rapidamente le cariche per ottenere una fotocorrente più elevata. "L'aumento delle prestazioni, sebbene ben al di sotto della massima efficienza raggiunta nei dispositivi fotovoltaici organici (OPV), è tuttavia significativo nell'indicare che il grafene incontaminato può essere utilizzato come trasportatore di carica, "dice Yu.
consigliere di Yu, Vikram K. Kuppa, un assistente professore presso la Scuola di Energia, Ambientale, Ingegneria biologica e medica (SEEBME) per l'UC College of Engineering and Applied Sciences (CEAS), è stato un collaboratore della ricerca. Kuppa sta guidando la ricerca di una varietà di celle solari in miscela polimerica che prevedono l'uso di grafene.
La ricerca futura si concentrerà sulla fisica dei dispositivi, morfologia del film e come controllare e ottimizzare questi nanoflakes di grafene distribuiti casualmente con una varietà di metodi per ottenere prestazioni migliori.
