I ricercatori dell'Università di Kanazawa riportano sulla rivista Organic Electronics un nuovo metodo per controllare l'orientamento delle molecole conduttrici nelle celle solari organiche che si traduce in un maggiore assorbimento della luce e prestazioni delle celle.

Le celle solari sono un conveniente, fonte alternativa di energia. Un sottotipo di questi, le celle solari organiche utilizzano polimeri organici all'interno della cella. L'utilizzo di questi polimeri rende le celle leggere e ne aumenta la flessibilità. Le celle solari organiche sono prodotte con due diversi metodi chimici:lavorazione a secco e lavorazione a umido, con quest'ultimo un metodo più veloce. Esistono diversi parametri utilizzati per valutare l'efficienza delle celle solari con l'assorbimento della luce e il trasporto della carica ampiamente utilizzati.

Un problema prevalente con la struttura delle cellule organiche è che le molecole nello strato organico attivo responsabili dell'assorbimento della luce e del trasporto di carica tendono ad essere rivolte verso entrambi i bordi delle cellule, così come verso il substrato che assorbe la luce. Massimizzando il numero di molecole rivolte al substrato, però, è la chiave per massimizzare l'assorbimento e la conduttività della cellula. Gli scienziati hanno modificato il metodo di lavorazione a secco per ottenere un tale orientamento, ma non è stato possibile con il metodo bagnato. Il gruppo di ricerca guidato da Tetsuya Taima alla Kanazawa University, è il primo a farlo con successo.

La premessa del loro metodo è l'introduzione di uno strato di ioduro di rame (CuI) tra le molecole attive e il substrato. Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato un film di molecole attive chiamato DRCN5T e le hanno rivestite su substrati misti CuI/PEDOT:PSS (30 nm)/indio-stagno ossido (ITO), o substrati senza lo strato CuI. Il rapporto tra il substrato rivolto verso il bordo rivolto verso le molecole DRCN5T è stato quindi confrontato tra entrambi. L'imaging ad alta risoluzione successivo ha rivelato che le cellule contenenti CuI avevano molecole attive con un orientamento rivolto verso il substrato dieci volte superiore, insieme a un maggiore assorbimento della luce. I ricercatori hanno attribuito questo orientamento alterato delle molecole a forti interazioni chimiche tra gli atomi DRCN5T e CuI. A ulteriore conferma di ciò, Sono state utilizzate molecole DRCN5T con catene laterali voluminose che non interagiscono con CuI, e non è stato osservato un rapporto di rivestimento del substrato più elevato.

Questo è il primo studio che dimostra efficacemente un metodo per produrre celle solari organiche così efficienti utilizzando il metodo di lavorazione a umido. Oltre a risparmiare tempo, il metodo a umido si traduce anche in aree di pellicola più grandi. "Si prevede che questa tecnica contribuirà notevolmente allo sviluppo di celle solari organiche a film sottile fabbricate mediante lavorazione a umido in futuro", concludono gli autori. Il loro approccio apre la strada alla produzione più rapida di celle solari ad alte prestazioni.

Celle solari:note anche come celle fotovoltaiche (tensione che crea luce), questi dispositivi convertono l'energia luminosa in energia elettrica. Il principio di funzionamento di una cella fotovoltaica consiste in tre fasi. L'assorbimento della luce (luce solare o luce artificiale), provoca la formazione di coppie elettrone-lacuna (esitons). Queste coppie vengono quindi separate, e gli elettroni sono trasportati attraverso uno strato conduttore attivo, negli elettrodi, con conseguente costituzione di un addebito. Questo fenomeno è noto anche come effetto fotoelettrico. Nelle celle solari tradizionali, il materiale conduttore è il silicio. Le celle fotovoltaiche organiche di solito hanno polimeri organici al posto del silicio. Celle solari collegate in parallelo, compongono i pannelli solari.