Scienziati svedesi e cinesi hanno sviluppato celle solari organiche ottimizzate per convertire la luce ambientale interna in elettricità. La potenza che producono è bassa, ma è probabilmente sufficiente per alimentare i milioni di prodotti che l'Internet of Things porterà online.

Con l'espansione dell'Internet delle cose, si prevede che avremo bisogno di avere milioni di prodotti online, sia negli spazi pubblici che nelle abitazioni. Molti di questi saranno la moltitudine di sensori per rilevare e misurare l'umidità, concentrazioni di particelle, temperatura e altri parametri. Per questa ragione, la domanda di fonti di energia rinnovabile piccole ed economiche sta aumentando rapidamente, al fine di ridurre la necessità di frequenti e costose sostituzioni della batteria.

È qui che entrano in gioco le celle solari organiche. Non solo sono flessibili, economico da produrre e adatto alla produzione come grandi superfici in una macchina da stampa, hanno un ulteriore vantaggio:lo strato che assorbe la luce è costituito da una miscela di materiali donatori e accettori, che offre una notevole flessibilità nella sintonizzazione delle celle solari in modo tale che siano ottimizzate per diversi spettri, per luce di diverse lunghezze d'onda.

Ricercatori a Pechino, Cina, guidato da Jianhui Hou, e Linköping, Svezia, guidato da Feng Gao, hanno ora sviluppato insieme una nuova combinazione di materiali donatori e accettori, con una composizione accuratamente determinata, da utilizzare come strato attivo in una cella solare organica. La combinazione assorbe esattamente le lunghezze d'onda della luce che ci circondano nei nostri salotti, in biblioteca e al supermercato.

I ricercatori descrivono due varianti di una cella solare organica in un articolo su Nature Energy ("Accettore non fullerene wide-gap che consente celle fotovoltaiche organiche ad alte prestazioni per applicazioni interne"), dove una variante ha un'area di 1 cm ² e gli altri 4 cm ² . La cella solare più piccola è stata esposta alla luce ambientale con un'intensità di 1000 lux, e i ricercatori hanno osservato che fino al 26,1% dell'energia della luce è stata convertita in elettricità. La cella solare organica ha fornito un'alta tensione superiore a 1 V per più di 1000 ore con luce ambientale che variava tra 200 e 1000 lux. La cella solare più grande ha mantenuto un'efficienza energetica del 23 percento.

"Questo lavoro indica una grande promessa per le celle solari organiche da utilizzare ampiamente nella nostra vita quotidiana per alimentare l'Internet delle cose, "dice Feng Gao, docente senior presso la Divisione di elettronica biomolecolare e organica presso l'Università di Linköping.

"Siamo fiduciosi che l'efficienza delle celle solari organiche sarà ulteriormente migliorata per le applicazioni di luce ambientale nei prossimi anni, perché c'è ancora un ampio margine di ottimizzazione dei materiali utilizzati in questo lavoro, "Jianhui Hou, professore all'Istituto di Chimica, Accademia cinese delle scienze, sottolinea.

Il risultato è un ulteriore avanzamento della ricerca nel campo delle celle solari organiche. Nell'estate del 2018 Per esempio, Gli scienziati, insieme a colleghi di diverse altre università, regole pubblicate per la costruzione di celle solari organiche efficienti. L'articolo ha raccolto 25 ricercatori provenienti da sette università, ed è stato pubblicato in Energia della natura . La ricerca è stata guidata da Feng Gao. Queste regole si sono dimostrate utili lungo il percorso completo verso una cella solare efficiente per uso interno.

Società spin off

Il gruppo di ricerca Biomolecular and Organic Electronics presso l'Università di Linköping, sotto la guida di Olle Inganäs (ora professore emerito), è da molti anni leader mondiale nel campo delle celle solari organiche. Alcuni anni fa, Olle Inganäs e il suo collega Jonas Bergqvist, chi è coautore degli articoli in Nature Materials e Nature Energy, fondato, e ora sono comproprietari di una società, che si concentra sulla commercializzazione di celle solari per uso interno.