Credito:Gwangju Institute of Science and Technology
Le celle solari organiche (OSC), che utilizzano materiali organici per convertire la luce solare in elettricità, sono un candidato interessante per il futuro fotovoltaico. Ciò è dovuto a molte delle loro caratteristiche desiderabili, come la leggerezza, la flessibilità, la malleabilità e, soprattutto, l'elevata efficienza di conversione di potenza (PCE). Tali qualità li rendono ideali per un'ampia gamma di applicazioni.
Nonostante il loro enorme potenziale di commercializzazione, tuttavia, c'è un problema. La maggior parte degli OSC sono prodotti utilizzando una tecnica chiamata "spin coating", che consente PCE elevati ma riduce la scalabilità. Inoltre, gli OSC con elettrodi flessibili utilizzano ossido di indio-stagno (ITO), che li rende costosi e troppo fragili per la realizzazione di moduli di grandi dimensioni. Pertanto, se la promessa commerciale degli OSC deve essere realizzata, devono superare la loro dipendenza da ITO.
È qui che entrano in gioco il Dr. Hongkyu Kang e il Prof. Kwanghee Lee del Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) in Corea. Nel loro articolo in Materiali energetici avanzati hanno proposto un nuovo metodo per creare OSC utilizzando l'ossido di zinco (ZnO) che ha superato i problemi di costo e scalabilità senza includere il PCE.
In particolare, questa ricerca è stata il risultato di una collaborazione tra industria e università, in cui GIST ha sviluppato per la prima volta la tecnologia originale in Corea e l'ha trasferita a MSWAY Co., Ltd., che era stata interamente dipendente dalle importazioni estere come società domestica la produzione di elettrodi basati su ITO era impraticabile. Con la nuova tecnologia, si prevede che verrà stabilita una catena del valore per la commercializzazione di OSC con società di costruzioni e attrezzature, rafforzando il valore della ricerca congiunta industria-università.
Il team ha utilizzato ZnO spruzzato e uno strato di nanoparticelle di ZnO ottenuto attraverso una tecnica di "rivestimento a lama" per creare un doppio strato uniforme su un elettrodo a pellicola d'argento ultrasottile. "L'elettrodo a film d'argento ultrasottile con doppio strato di ZnO ha la flessibilità, la bagnabilità e l'elevata energia superficiale di ITO, ma non è fragile o costoso. Ciò semplifica l'uso di ZnO per la produzione di celle solari organiche e lo sviluppo di una tecnologia di stampa per l'energia solare di grandi dimensioni tecnologia cellulare", afferma il dottor Kang.
I nuovi OSC a doppio strato ZnO hanno dimostrato un'efficienza del 7,67% per un'area del modulo di 528 cm 2 , il che lo rende l'OSC su vasta area più efficiente rispetto alla ricerca precedente. Ciò era dovuto alla riduzione della "ricombinazione" dei portatori di carica negli OSC da parte delle nanoparticelle cristalline di ZnO che, a loro volta, hanno migliorato la loro tensione a circuito aperto, ovvero PCE.
La creazione di questi OSC privi di ITO con un'ampia area e la stessa flessibilità ed efficienza di quelli basati su ITO può essere un punto di svolta per il futuro della tecnologia delle celle solari. "Il nostro metodo apre le porte all'uso commerciale di questi OSC, come la loro integrazione nelle pareti e nelle finestre degli edifici per realizzare edifici autosufficienti", afferma il Prof. Lee. In effetti, la superiorità degli OSC di vasta area in termini di potenziale commerciale ed efficienza può inaugurare una nuova era della produzione di energia e aiutarci nella lotta contro il cambiamento climatico. + Esplora ulteriormente
