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Un nuovo metodo per costruzione di celle solari polimeriche

celle solari

Un processo semplificato per la stampa di celle solari polimeriche potrebbe ulteriormente ridurre i costi dei pannelli fotovoltaici in plastica. Il metodo, che è stato dimostrato su larga scala, prevede un sistema di stampa “roll-to-roll”, eliminando alcune fasi del processo di fabbricazione. Secondo gli studi in corso all’Università del Michigan, applicare questo metodo a una vasta gamma di materiali polimerici, potrebbe portare vantaggi sia in termini di tempo, sia economici, nella produzione di celle solari in plastica destinate all'elettronica portatile e al fotovoltaico integrato in materiali da costruzione.

Le celle solari polimeriche non sono efficienti come quelli di silicio nel convertire la luce solare in energia elettrica, ma sono leggere e poco costose, così il costo- opportunità potrebbe renderle una soluzione pratica per molte applicazioni. Inoltre, sono compatibili con le tecniche di stampa su grandi superfici come la lavorazione a rulli. La produzione di celle solari è impegnativa, perché se i polimeri non sono allineati bene alla nanoscala, gli elettroni non riescono a uscire dalla cella, così si sta cercando di utilizzare le fasi di lavorazione post-stampa per ottenere questo allineamento.

I ricercatori dell’ Università del Michigan sperano, eliminando questi passaggi superflui, di diminuire i costi di produzione e ridurre la complessità.

Questa nuova strategia produttiva risolve parecchie difficoltà, in quanto il metodo comporta l'applicazione di una piccola quantità di forza con una membrana permeabile durante la stampa. Il processo permette ai solventi di evaporare e lascia uno strato di polimeri ben ordinato, senza bisogno di elaborazioni postume. Questi miglioramenti nella struttura del livello attivo della cellula hanno un ulteriore vantaggio: le celle realizzate con questa tecnica richiedono un minor strato di materiale rispetto ad altri metodi di produzione di celle solari polimeriche.

Quando una certa lunghezza d'onda di luce colpisce il materiale semiconduttore nella cella solare, si liberano elettroni e si creano punti caricati positivamente. Per generare una corrente esterna, la cella deve separare gli elettroni dai fori in modo che possano uscire.

È stato provato che la diffusione della miscela di polimeri su un substrato di plastica, premendo poi contro un rullo rivestito di silicone, facilita la formazione di una struttura a doppio strato che facilita la conduzione degli elettroni. La pressione dal rullo incoraggia i polimeri a cristallizzarsi in pochi secondi, senza costi di tempo per le industrie chimiche. La struttura dei polimeri è così efficiente che si potrebbe eliminare uno strato dalle celle, senza alcun cambiamento nella conversione di potenza.

Finora, sono stati usati polimeri a bassa efficienza energetica per fabbricare le celle solari, ma il metodo è compatibile con materiali di alta efficienza. Le celle sperimentate nel Michigan hanno un'efficienza di appena il 3,5%. I ricercatori stanno lavorando su set di materiali che dovrebbe portare l'efficienza delle celle solari polimeriche fino al 12-15%, un livello necessario per raggiungere un mercato ampio e competere con le soluzioni convenzionali in silicio o con le celle a film sottile. Gli studiosi dell’Università del Michigan stanno collaborando con una società di celle solari in plastica della California, la Solarmer, per cercare di raggiungere il livello di 10% di efficienza energetica entro la fine di quest'anno. (da Technologyreview)

 

 

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