(Phys.org) —I conducenti che hanno notato un residuo sul parabrezza dopo aver attraversato un autolavaggio simpatizzeranno con il dolore del nanoscienziato Seth Darling.

Darling e i suoi colleghi dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno lavorato per anni per sviluppare un nuovo tipo di cella solare nota come fotovoltaico organico (OPV). A causa del loro potenziale di ridurre i costi sia per la fabbricazione che per i materiali, Gli OPV potrebbero essere molto più economici da produrre rispetto alle celle solari convenzionali e avere anche un impatto ambientale minore.

Il principale svantaggio degli OPV, però, è che non sono efficienti come le celle solari convenzionali. In un nuovo studio, Darling e i suoi colleghi del Center for Nanoscale Materials and Advanced Photon Source (APS) di Argonne sono stati in grado di rilevare per la prima volta un importante fattore che contribuisce a questa limitazione:tracce di residui di materiale catalitico rimasti dal processo di sviluppo impediscono agli OPV di convertire il quantità massima di luce solare all'elettricità.

"Gli scienziati si sono recentemente resi conto che le impurità possono causare problemi in questi materiali nanostrutturati, ma fino ad ora, non abbiamo avuto modo di essere effettivamente in grado di vedere che le impurità erano anche lì, " ha detto tesoro.

Sebbene molte tecniche precedentemente utilizzate non fossero in grado di identificare la presenza di un catalizzatore rimanente, I fisici di Argonne Barry Lai e Jörg Maser sono stati in grado di ottenere un'immagine chiara delle impurità utilizzando una tecnica chiamata fluorescenza a raggi X, che coinvolge i raggi X ad alta intensità dall'APS.

Le impurità residue ostacolano le prestazioni della cella solare perché tendono a "intrappolare" le cariche elettriche che la cella solare genera dopo essere stata colpita da un fotone. Gli atomi di metallo coinvolti nel processo di sviluppo, in particolare il palladio, causano l'effetto di intrappolamento.

Il prossimo passo per la ricerca consiste nel cercare modi per rimediare o prevenire l'intrappolamento, ma nel frattempo, chimici e produttori di materiali per celle solari organiche hanno già iniziato a prendere nota e prestare attenzione alla quantità di catalizzatore residuo lasciato nei loro prodotti.

Secondo tesoro, i ricercatori erano a conoscenza da tempo di un problema analogo nei dispositivi organici emettitori di luce, che funzionano secondo il principio inverso delle celle solari, anziché convertire la luce in elettricità, convertono l'elettricità in luce. "In realtà è un po' sorprendente che gli scienziati non abbiano riconosciuto che questo problema potrebbe verificarsi anche nelle celle solari fino a tempi relativamente recenti, " ha detto tesoro.

I risultati della ricerca sono pubblicati in un articolo intitolato "Rilevazione e ruolo delle impurezze in tracce nelle celle solari organiche ad alte prestazioni" nel numero di maggio 2013 di Scienze energetiche e ambientali .