Ciò potrebbe aprire la strada a moduli solari organici completamente nuovi. I fondamenti per la conversione e la conservazione utilizzando la molecola sono stati ora pubblicati sulla rivista Nature Chemistry .

Restano alte le speranze che l’energia solare possa diventare uno dei principali motori della trasformazione energetica. Tuttavia, poiché la luce solare è una fonte di energia altamente volatile, è necessario trovare una soluzione per immagazzinare l'energia in modo efficiente.

"Finora abbiamo trasferito l'elettricità dai moduli solari che non viene consumata immediatamente in una batteria, dove può essere utilizzata come e quando richiesto", spiega il Prof. Dr. Julien Bachmann, Cattedra di Chimica dei Materiali a Film Sottile (CTFM) presso FAU. "Passando ripetutamente dall'energia chimica a quella elettrica, almeno il 30% dell'energia convertita originale viene perso durante il processo di stoccaggio della batteria."

Insieme a Michael Bosch, dottorando della cattedra CTFM, Bachmann spera di ottenere una nuova proprietà da un materiale noto, trasformando la luce solare in energia elettrica o immagazzinando l'energia, a seconda delle esigenze. Il materiale in questione è il norbornadiene, un isomero idrocarburico costituito da due anelli molecolari. Se il norbornadiene viene esposto alla luce ultravioletta, una parziale riorganizzazione dei legami atomici porta alla sua conversione nel quadriciclano con struttura simile ma con una tensione maggiore.

"Il processo di conversione è già noto, ma finora la ricerca si è concentrata sul recupero dell'energia immagazzinata sotto forma di calore", spiega Bachmann. "Il nostro nuovo approccio prevede il controllo del processo per consentire che l'energia immagazzinata sia resa disponibile anche come elettricità, anche dopo che sono trascorsi mesi."

Gli scienziati non comprendono ancora appieno i meccanismi fisico-chimici alla base delle transizioni tra gli isomeri. Ricercatori provenienti da Australia, Regno Unito, Italia, Svezia e Stati Uniti stanno lavorando insieme ai colleghi della FAU per ottenere una migliore comprensione del processo utilizzando la spettroscopia fotoelettronica.

Bachmann afferma:"Più conosciamo la dinamica della trasformazione foto ed elettrochimica, meglio possiamo modificare la struttura della molecola per adattarla alle funzioni desiderate."

Lo scopo della ricerca futura è, ad esempio, non solo utilizzare l’eccitazione ultravioletta, ma anche un ampio spettro di luce solare per l’eccitazione degli elettroni. "C'è molto potenziale", spiega Bachmann. "La densità di energia pura del sistema norbornadiene-quadriciclano è paragonabile a quella di una batteria agli ioni di litio."

Se i ricercatori riuscissero a controllare in modo affidabile la conversione reversibile del norbornadiene-quadriciclano, ciò non porterebbe solo a un modulo solare efficiente, adatto anche per immagazzinare elettricità. Il materiale organico a base di idrocarburi sarebbe inoltre economicamente vantaggioso da produrre, non richiederebbe metalli rari e sarebbe facile da smaltire o riciclare in modo rispettoso dell'ambiente alla fine del suo ciclo di vita.