Le nuove case potrebbero presto mantenere una promessa tanto attesa e incorporare finestre o tegole che raccolgono energia solare, suggerisce una ricerca condotta presso KAUST.

Derya Baran, presso il Centro Solare KAUST, ei suoi colleghi hanno sviluppato un materiale organico fotovoltaico che cattura la luce in modo efficiente e che potenzialmente potrebbe essere rivestito su materiali da costruzione.

I tradizionali pannelli solari montati sul tetto sono realizzati con lastre di silicio, ma le molecole organiche possono anche catturare energia dalla luce solare. Queste molecole potrebbero essere formulate come inchiostri stampabili economici che vengono applicati ai normali componenti dell'edificio come le finestre. Trasformare la luce solare in elettricità è un processo in più fasi, e la chiave per lo sviluppo di materiali fotovoltaici organici ad alte prestazioni è stata quella di trovare molecole organiche che siano buone in ogni fase, Baran spiega.

Quando la luce colpisce un materiale fotovoltaico organico, libera un elettrone, lasciando dietro di sé un foro carico positivamente. Se l'elettrone di carica opposta e la lacuna si ricombinano, l'energia catturata viene persa. Così, Le celle solari organiche incorporano una miscela di molecole donatrici di elettroni e accettore di elettroni per separare le cariche.

"Quando ho iniziato i miei studi post-laurea nel 2015, c'era molto clamore sui derivati ​​del fullerene buckyball come accettori, e le efficienze record erano intorno al 10-11 percento con scarsa stabilità, " Baran ricorda. Ma i fullereni hanno diversi inconvenienti, non ultimo, relativamente scarso assorbimento della luce, quindi Baran ha studiato accettori non fullerenici. "Ora vengono segnalate efficienze fino al 17%, " dice. "Credo che questi accettori daranno forma al futuro del fotovoltaico organico".

L'accettore non fullerenico, noto come EHIDTBR, valutata da Baran e dai suoi colleghi offre diversi vantaggi:il team ha dimostrato che oltre ad assorbire fortemente la luce visibile, si mescolava bene con il componente donatore di elettroni, che è importante per la stabilità e le prestazioni a lungo termine.

EHIDTBR era anche molto efficiente nel dissociare gli eccitoni e prevenire la ricombinazione, una proprietà che dovrebbe facilitare la produzione, dice Baran. Nei materiali in cui la ricombinazione è elevata, lo strato di raccolta della luce deve essere molto sottile in modo che le cariche raggiungano rapidamente lo strato dell'elettrodo, minimizzando la loro possibilità di ricombinarsi. Ma questi strati ultrasottili sono difficili da produrre. "Le pellicole più spesse sono più facili da stampare, in particolare quando devono essere ampliati per la produzione, " dice Baran.

Aumentare la tecnologia è il prossimo passo del team, Baran aggiunge. "Abbiamo una società derivata da KAUST Solar Center e attraverso questa società vogliamo realizzare finestre fotovoltaiche per la generazione di elettricità".