A differenza delle tradizionali celle solari al silicio, Le celle solari polimeriche organiche (PSC) potrebbero non coprire mai i pendii di una fattoria solare da megawatt. Ma, questi leggeri, le celle flessibili mostrano il potenziale per fornire energia solare a sensori di microwatt remoti, la tecnologia indossabile e gli elettrodomestici connessi al Wi-Fi che costituiscono l'"Internet delle cose".

I PSC utilizzano polimeri organici per assorbire la luce e convertirla in elettricità. Mentre i PSC non possono eguagliare la durata o l'efficienza delle celle solari inorganiche, il potenziale per produrre in serie non tossici, i pannelli solari usa e getta che utilizzano la produzione roll-to-roll li rendono interessanti per applicazioni aggiuntive. In un articolo pubblicato questa settimana su Journal of Renewable and Sustainable Energy , Paul Berger e Minjae Kim della Ohio State University esaminano gli ultimi progressi e le sfide rimanenti nella tecnologia PSC.

La ricerca sui PSC è cresciuta rapidamente negli ultimi due decenni, generando un numero crescente di pubblicazioni e brevetti. Questa tecnologia emergente, però, è improbabile che sostituisca le tradizionali celle solari inorganiche. Anziché, Berger vede i PSC come complementari. Possono bypassare le linee di trasmissione ad alta tensione e fornire elettricità ai dispositivi del punto di utilizzo che altrimenti richiederebbero batterie tossiche.

Per esempio, I PSC potrebbero alimentare i sensori di freschezza sugli imballaggi degli alimenti semplicemente utilizzando le luci a soffitto nei negozi di alimentari. Per di più, potrebbero andare oltre il controllo dell'inventario del negozio, e collegarsi a una "cucina intelligente" per ridurre gli sprechi alimentari e automatizzare le liste della spesa. "I PSC hanno questa capacità di essere flessibili, perché fondamentalmente sono di plastica, così puoi metterli sugli zaini, giacche e persino la crema per il caffè, un'intera gamma di cose in cui è nel punto di utilizzo, " ha detto Berger. "È un modello di business dirompente".

I polimeri possono essere disciolti in solventi e stampati su un supporto flessibile utilizzando una produzione roll-to-roll conveniente, rendendo questa tecnologia particolarmente attraente. "Questa macchina da stampa non è diversa da quella per stampare il giornale della domenica, ma invece di tre colori primari e il nero, stai stampando i quattro o cinque diversi strati necessari per la cella solare, diodi e transistor, " ha detto Berger. I lunghi rotoli di celle solari aprono anche nuove applicazioni, come avvolgere veicoli o ricoprire facciate e finestre di edifici. Berger avverte, però, che alcune costose materie prime PSC, ovvero indio stagno ossido e fullereni, che si sono rivelati difficili da sostituire, può limitare l'accessibilità a breve termine.

La longevità è un altro problema perché i polimeri e i catodi metallici reattivi si ossidano se esposti all'acqua e all'ossigeno. "Tendono a degradarsi abbastanza rapidamente, "Berger ha detto, rendendo necessario incapsulare le celle solari per la protezione. Questo incapsulamento può essere molto efficace su vetro, ma è più impegnativo su superfici flessibili, come sacchetti di patatine.

Nel laboratorio, L'efficienza del PSC raggiunge circa il 13%, che è lontano dall'efficienza del 20 percento dei pannelli solari commerciali. PSC che utilizzano polimeri P3HT:PCBM, introdotto nel 2002, sono il design standard "cavallo di battaglia" e producono circa il 3,5 percento di efficienza. I recenti progressi della chimica, geometria, e lo sviluppo di celle solari tandem che impilano più strati insieme hanno reso possibile questa maggiore efficienza.

Una manciata di aziende negli Stati Uniti e in Europa stanno lavorando per portare sul mercato PSC redditizi. In caso di successo, quindi i PSC potrebbero stabilire la propria nicchia oltre alle celle solari al silicio, alimentando tutti i tipi di dispositivi remoti.