(Phys.org) — Il lavoro di un team di ingegneri chimici della Penn State e della Rice University potrebbe portare a una nuova classe di celle solari organiche poco costose.

"Immaginate se poteste realizzare celle solari con la stessa facilità con cui potete stampare poster o giornali, potreste farne dei fogli, "ha detto Enrique Gomez, assistente professore di ingegneria chimica. "Rappresenta un cambiamento fondamentale nel modo in cui produciamo le celle solari".

La maggior parte delle celle solari oggi sono inorganiche e fatte di silicio cristallino. Il problema con questi, Gomez ha spiegato, è che le celle solari inorganiche tendono ad essere costose, rigido e relativamente inefficiente quando si tratta di convertire la luce solare in elettricità.

Ma le celle solari organiche offrono un'alternativa interessante, flessibile e potenzialmente meno costosa.

Attualmente non esistono molte celle solari organiche. Egli ha detto:"Ci sono un sacco di prototipi che galleggiano in giro. Li vedi in posti come nelle borse per laptop a energia solare e nella parte superiore di alcuni depositi di autobus".

Il problema è che la maggior parte delle celle solari organiche impiega accettori di fullerene, una molecola a base di carbonio estremamente difficile da scalare per la produzione di massa.

L'approccio di Gomez salta del tutto l'accettore di fullerene e cerca di combinare le molecole in una soluzione.

L'idea di utilizzare l'autoassemblaggio molecolare per le celle solari non è nuova, ma Gomez ha detto, "Non è stato ben eseguito."

Lui continuò, "È come cercare di mescolare olio e acqua." Il problema è che le deboli interazioni intermolecolari e il disordine alle giunzioni di diversi materiali organici hanno limitato le prestazioni e la stabilità delle precedenti celle solari organiche.

Ma controllando la nanostruttura e la morfologia, il team ha essenzialmente ridisegnato le molecole per legarsi insieme in un modo migliore.

Gli ingegneri sono stati in grado di controllare le eterogiunzioni donatore-accettore attraverso copolimeri a blocchi coniugati separati da microfase.

"Non abbiamo solo dimostrato il controllo della microstruttura, ma anche il controllo dell'interfaccia responsabile delle fasi iniziali della fotogenerazione in un modo mai raggiunto prima, " ha detto Gomez.

Il risultato, che è stato dettagliato in un recente numero dell'American Chemical Society's Nano lettere rivista, è una cella solare organica composta da copolimeri a blocchi con un'efficienza del tre percento.

Il team comprendeva lo studente laureato in ingegneria chimica della Penn State Changhe Guo; studente universitario Matt Witman; Rafael Verduzco, il Louis Owen Assistant Professor di ingegneria chimica e biomolecolare alla Rice University; Giuseppe Strzalka, ricercatore presso l'Argonne National Laboratory; e i ricercatori Cheng Wang e Alexander Hexemer del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Sebbene il prototipo del team non sia efficiente come alcune celle solari disponibili in commercio, Gomez ha spiegato che il lavoro mostra che le celle solari organiche flessibili sono davvero possibili.

"Le nostre cellule in questo momento non catturano molta luce. Dobbiamo guardare indietro e riprogettare la molecola. Pensiamo di poter fare meglio del 3%, " Egli ha detto.