Le celle solari sono proprio come le foglie, catturare la luce del sole e trasformarla in energia. È giusto che ora possano essere fatti parzialmente dagli alberi.

I ricercatori del Georgia Institute of Technology e della Purdue University hanno sviluppato celle solari efficienti utilizzando substrati naturali derivati ​​da piante come gli alberi. Altrettanto importante, fabbricandoli su substrati di nanocristalli di cellulosa (CNC), le celle solari possono essere rapidamente riciclate in acqua alla fine del loro ciclo di vita.

La tecnologia è pubblicata sulla rivista Rapporti scientifici , l'ultima rivista ad accesso aperto del Nature Publishing Group.

I ricercatori riferiscono che le celle solari organiche raggiungono un'efficienza di conversione di potenza del 2,7%, un dato senza precedenti per le celle su substrati derivati ​​da materie prime rinnovabili. I substrati CNC su cui sono fabbricate le celle solari sono otticamente trasparenti, consentendo alla luce di attraversarli prima di essere assorbita da uno strato molto sottile di un semiconduttore organico. Durante il processo di riciclaggio, le celle solari vengono semplicemente immerse in acqua a temperatura ambiente. In pochi minuti, il substrato CNC si dissolve e la cella solare può essere facilmente separata nei suoi componenti principali.

Il professor Bernard Kippelen del Georgia Tech College of Engineering ha guidato lo studio e afferma che il progetto del suo team apre le porte a un prodotto veramente riciclabile, tecnologia delle celle solari sostenibile e rinnovabile.

"Lo sviluppo e le prestazioni dei substrati organici nella tecnologia solare continuano a migliorare, fornire agli ingegneri una buona indicazione delle applicazioni future, " disse Kippelen, che è anche il direttore del Centro di Georgia Tech per la fotonica organica e l'elettronica (COPE). "Ma le celle solari organiche devono essere riciclabili. Altrimenti stiamo semplicemente risolvendo un problema, minore dipendenza dai combustibili fossili, mentre ne crea un altro, una tecnologia che produce energia da fonti rinnovabili ma non è disponibile alla fine del suo ciclo di vita."

Ad oggi, le celle solari organiche sono state tipicamente fabbricate su vetro o plastica. Né è facilmente riciclabile, e i substrati a base di petrolio non sono molto ecologici. Ad esempio, se le celle fabbricate su vetro dovessero rompersi durante la produzione o l'installazione, i materiali inutili sarebbero difficili da smaltire. I substrati di carta sono migliori per l'ambiente, ma hanno mostrato prestazioni limitate a causa dell'elevata rugosità o porosità della superficie. Però, i nanomateriali di cellulosa realizzati dal legno sono verdi, rinnovabile e sostenibile. I substrati hanno una bassa rugosità superficiale di soli due nanometri circa.

"I nostri prossimi passi saranno di lavorare per migliorare l'efficienza di conversione di potenza oltre il 10%, livelli simili alle celle solari fabbricate su substrati a base di vetro o petrolio, " ha affermato Kippelen. Il gruppo prevede di raggiungere questo obiettivo ottimizzando le proprietà ottiche dell'elettrodo della cella solare.

Il professore associato della Purdue School of Materials Engineering Jeffrey Youngblood ha collaborato con Kippelen alla ricerca.

Un brevetto provvisorio sulla tecnologia è stato depositato presso l'Ufficio brevetti degli Stati Uniti.

C'è anche un altro impatto positivo dell'utilizzo di prodotti naturali per creare nanomateriali di cellulosa. L'industria dei prodotti forestali della nazione prevede che decine di milioni di tonnellate potrebbero essere prodotte una volta iniziata la produzione su larga scala, potenzialmente nei prossimi cinque anni.

La ricerca è l'ultimo progetto di COPE, che studia l'uso e lo sviluppo dell'elettronica stampata. L'anno scorso il centro ha creato la prima cella solare completamente in plastica.