Scienziati tedeschi del Dipartimento di ingegneria dei microsistemi (IMTEK) e del Centro di ricerca sui materiali di Friburgo (FMF) sono riusciti a sviluppare un metodo per trattare la superficie delle nanoparticelle che migliora notevolmente l'efficienza delle celle solari organiche.

I ricercatori sono stati in grado di raggiungere un'efficienza del 2% utilizzando i cosiddetti punti quantici composti da seleniuro di cadmio. Queste misurazioni, ben al di sopra dei precedenti indici di efficienza dall'1 all'1,8 percento, sono stati confermati dal gruppo di ricerca "Dye and Organic Solar Cells" del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems presso la FMF.

Lo strato fotoattivo delle celle solari ibride è costituito da una miscela di nanoparticelle inorganiche e un polimero organico. Poiché è teoricamente possibile applicare il metodo sviluppato dai ricercatori a molte nanoparticelle, questa svolta apre un nuovo potenziale per aumentare ulteriormente l'efficienza di questo tipo di cella solare. La procedura è stata brevettata e i risultati sono stati pubblicati in un recente numero del Lettere di fisica applicata rivista.

Le celle solari organiche appartengono alla cosiddetta terza generazione di celle solari e sono ancora in fase di sviluppo. Il record mondiale di celle solari puramente organiche, un tipo in cui entrambi i componenti dello strato fotoattivo sono costituiti da materiali organici, è attualmente al 7% per gli strati creati con metodi chimici umidi. Le celle solari organiche presentano molti vantaggi rispetto alle celle al silicio convenzionali tipicamente utilizzate per la produzione di energia su larga scala:non solo sono considerevolmente più sottili e flessibili, sono anche meno costosi e più veloci da produrre. Sono quindi più adatti per alimentare dispositivi e sistemi quotidiani che non sono in uso costante, come sensori o apparecchi elettrici. A lungo termine, le celle solari organiche potrebbero ridurre drasticamente la nostra dipendenza da batterie e cavi.

Il gruppo di ricerca che ha sviluppato le nuove celle solari innovative è un team affiatato di chimici, fisici, e ingegneri di IMTEK e FMF. "L'orientamento interdisciplinare del gruppo è un chiaro vantaggio e ha portato a un rapido avanzamento del progetto. Siamo stati in grado di eseguire da soli tutti i passaggi:dalla sintesi delle nanoparticelle alla modifica della loro superficie e all'integrazione in materiali compositi, " afferma il capo del gruppo, il dott. Michael Krüger. Il suo gruppo di ricerca "Nanoscienze" fa parte della cattedra di sensori presso l'IMTEK tenuta dal prof. dott. Gerald Urban. Il gruppo sta ora applicando i metodi descritti nella pubblicazione ad altri sistemi di materiali promettenti - anche nell'ambito di un progetto di ricerca congiunto sponsorizzato dal Ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca - al fine di perfezionarli ulteriormente e trasformarli in una tecnologia pronta per il mercato. I presupposti necessari per la commerciabilità sono notevoli miglioramenti dell'efficienza, un ulteriore aumento della durabilità dei materiali, e una riduzione dei costi di produzione.

Il progetto "Quantum Dot Polymer Hybrids as Photoactive Material in Solar Cells" riceve finanziamenti dalla German Research Foundation attraverso il gruppo di formazione di ricerca IMTEK "Micro Energy Harvesting".