(PhysOrg.com) -- Fabbricare dispositivi fotovoltaici - quelli che convertono la luce solare in elettricità - da materiali organici ha diversi vantaggi rispetto all'utilizzo di materiali non organici, come flessibilità e buon assorbimento della luce. Però, la diffusa commercializzazione di dispositivi fotovoltaici organici rimane limitata a causa dell'alto costo dei materiali donatori e accettori di elettroni utilizzati in questi dispositivi. In un nuovo studio, gli scienziati hanno affrontato questo problema fabbricando punti quantici di grafene luminescente (GQD) miscelati con polimeri organici da utilizzare come accettori di elettroni, che potrebbe offrire prestazioni migliori a un costo inferiore rispetto ad altri materiali organici a base di polimeri.

I ricercatori, Dr. Vinay Gupta e coautori del gruppo di celle solari organiche e ibride presso il National Physical Laboratory di Nuova Delhi, India, hanno pubblicato il loro studio in un recente numero del Giornale della Società Chimica Americana .

Come hanno spiegato gli scienziati, molti studi precedenti hanno studiato l'uso di punti quantici come materiali accettori di elettroni nel fotovoltaico. I punti quantici hanno proprietà benefiche, come la risposta ottica adattata alle dimensioni, generazione efficiente di portanti multipli, e basso costo – che li rendono attraenti per i dispositivi fotovoltaici. Però, la maggior parte dei punti quantici studiati in precedenza sono composti da metalli tossici, come cadmio e piombo, che porrebbe seri problemi per applicazioni di dispositivi su larga scala.

In contrasto, i punti quantici da 9 nm fatti di grafene che gli scienziati hanno fabbricato qui non hanno la stessa natura pericolosa, tuttavia hanno proprietà elettroniche simili. Più importante, il grafene ha un'elevata mobilità dei portatori di carica, il che significa che può trasportare rapidamente le cariche agli elettrodi, riducendo le perdite di corrente e migliorando l'efficienza delle celle solari. Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno scoperto che i GQD miscelati con un polimero coniugato presentano caratteristiche significativamente migliorate rispetto ai fogli di grafene miscelati con lo stesso polimero.

“Questo lavoro mostra che i punti quantici di grafene possono essere un buon accettore e possono sostituire il costoso C ₆₀ accettori basati, "Gupta ha detto PhysOrg.com . “Questo lavoro ha implicazioni per celle solari economiche ed efficienti e diodi organici a emissione di luce (OLED). I potenziali vantaggi sono leggerezza, flessibile, conveniente, produzione roll to roll, elaborazione di grandi aree e uso multiuso.”

Gli scienziati hanno fabbricato sia celle solari fotovoltaiche che OLED con il nuovo materiale basato su GQD, dimostrando una buona prestazione complessiva in entrambi i dispositivi. I risultati mostrano che il materiale può essere ecologico e più stabile degli attuali materiali organici. I ricercatori prevedono anche che le prestazioni di questi dispositivi potrebbero essere ulteriormente migliorate, e prevede di sperimentare l'utilizzo di altri polimeri.

“Attualmente l'efficienza è bassa, quindi stiamo lavorando per aumentare l'efficienza delle celle solari basate su GQD, ” ha detto Gupta.

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