Un team di ricerca di Norimberga ed Erlangen ha stabilito un nuovo record per l'efficienza di conversione dell'energia dei moduli fotovoltaici organici (OPV). Gli scienziati hanno progettato un modulo OPV con un'efficienza del 12,6% su un'area di 26 centimetri quadrati. Il precedente record mondiale del 9,7 percento è stato superato del 30 percento.

Questo è il valore di efficienza più alto mai riportato per un modulo fotovoltaico organico. È stato confermato da una misurazione calibrata certificata in condizioni di test standard dal laboratorio di certificazione indipendente di Fraunhofer ISE (Freiburg) nel settembre 2019. Il modulo multicella è stato sviluppato presso la Solar Factory of the Future presso l'Energie Campus Nürnberg (EnCN) a un laboratorio di rivestimento con una linea pilota unica da megawatt per il fotovoltaico a film sottile, che è stato progettato e realizzato con il sostegno finanziario del Ministero degli affari economici bavarese.

"Questa svolta dimostra che la Baviera non è solo leader nel progresso degli impianti fotovoltaici, ma occupa anche una posizione di primo piano nello sviluppo delle tecnologie future, "dice Hubert Aiwanger, Ministro bavarese degli affari economici, sviluppo regionale ed energia.

Le celle solari organiche di solito sono costituite da due componenti organici che possiedono le necessarie proprietà di semiconduttore. A differenza del silicio utilizzato convenzionalmente, che è prodotto da processi di fusione ad alta intensità energetica, i materiali organici possono essere applicati direttamente dalle soluzioni su un film di supporto o un supporto di vetro.

Da una parte, questo riduce i costi di produzione; d'altra parte, l'uso di flessibili, i materiali leggeri consentono nuove applicazioni, come dispositivi mobili o abbigliamento, anche se l'efficienza non è ancora paragonabile a quella delle tradizionali celle solari al silicio.

"Questa pietra miliare nella ricerca sui semiconduttori organici mostra che gli ultimi sviluppi delle prestazioni con efficienze cellulari certificate superiori al 16% non si limitano alla scala di laboratorio, ma pronto per essere scalato fino al livello di moduli prototipali, " spiega il Prof. Christoph Brabec della FAU, direttore presso HI ERN, e direttore scientifico della Fabbrica Solare del Futuro, un gruppo di ricerca di ZAE Bayern.

A causa del loro design, l'efficienza dei moduli fotovoltaici completi è sempre leggermente inferiore a quella delle singole celle. Una parte dell'area moduli, Per esempio, è sempre inattivo in quanto utilizzato per l'interconnessione delle singole celle. Con un'area del modulo crescente, aumentano anche le perdite causate dalla resistenza elettrica degli elettrodi.

Il modulo di registrazione è composto da dodici celle collegate in serie e ha un fattore di riempimento geometrico di oltre il 95 percento. Questa parte dell'area del modulo contribuisce attivamente alla generazione di energia. Per quanto riguarda la sua area attiva, il modulo raggiunge addirittura un'efficienza del 13,2 percento. La minimizzazione delle aree inattive è stata ottenuta attraverso la strutturazione laser ad alta risoluzione, come sviluppato e ottimizzato negli ultimi anni presso la "Fabbrica Solare del Futuro".