La stessa qualità che protegge un impermeabile dagli acquazzoni o una padella dagli alimenti appiccicosi può anche aumentare le prestazioni delle celle solari, secondo un nuovo studio degli ingegneri UNL.

Pubblicato il 20 luglio sulla rivista Comunicazioni sulla natura , lo studio ha mostrato che la costruzione di un tipo di cella solare organica su una superficie di plastica "non bagnata" ha reso 1,5 volte più efficiente nel convertire la luce solare in elettricità.

I ricercatori hanno utilizzato la tecnica per coltivare cellule policristalline, che costano meno, più veloci e facili da produrre rispetto a quelli realizzati con un solo cristallo. Eppure le celle a cristallo singolo hanno tradizionalmente vantato una migliore efficienza, in parte perché presentano molti meno grani, frammenti simili a microscopici pezzi di puzzle.

Le barriere tra questi grani riducono l'efficienza della cella intrappolando e ricombinando gli elettroni caricati negativamente con i loro "buchi" caricati positivamente. " che idealmente producono corrente elettrica migrando in direzioni opposte dopo la loro separazione dalla luce solare che trasporta fotoni.

L'autore principale Jinsong Huang e il suo team hanno cercato di ridurre il numero di queste barriere che drenano l'efficienza aumentando le dimensioni dei grani stessi. Sebbene la dimensione del grano sia tipicamente limitata allo spessore di una cella solare, Il team di Huang ha scoperto che una superficie non bagnata gli ha permesso di fabbricare grani fino a otto volte più grandi dello spessore della cella.

Come il nome suggerisce, una superficie non bagnante fa sì che il liquido goccioli e coli invece di diffondersi e assorbire al contatto. Huang e i suoi colleghi hanno scoperto che questo tipo di superficie agiva sui bordi dei grani in modo simile, accelerando il loro movimento e favorendo la formazione di grani più grandi quando sottoposti a calore.

"Abbiamo scoperto che la differenza è enorme, " disse Huang, un professore associato di Susan J. Rosowski di ingegneria meccanica e dei materiali. "Quando hai due piccoli grani che si fondono in un granello più grande, quello che succede è che un confine si sposta effettivamente da (la metà di due grani) alla fine di uno o dell'altro. La facilità con cui questi confini si spostano determinerà la velocità con cui questi grani possono fondersi e crescere.

"Una superficie non bagnata è scivolosa, come quando versi olio su un pavimento. È più facile che il bordo del grano si muova perché stiamo riducendo parte della forza di resistenza su di esso".

Questa qualità di scorrimento e scorrimento ha anche limitato la presenza di particelle note come nuclei, che fungono da semi da cui germogliano grani cristallini quando un composto liquido si solidifica. La relativa scarsità di questi nuclei ha portato naturalmente alla crescita di grani più grandi con meno confini, secondo Huang.

L'utilizzo di superfici non bagnabili come siti di fabbricazione potrebbe anche portare a miglioramenti in altre tecnologie, lo studio ha riportato, possibilmente sotto forma di transistor più veloci e fotorivelatori più sensibili.

"Quando si tratta di proprietà elettroniche, la cristallinità e la granulometria determinano molto, " Ha detto Huang. "Quindi questo è un metodo semplice con molte potenziali applicazioni".