Lunga vita alle celle solari organiche
Un team di ricercatori finlandesi ha prolungato la vita delle celle solari organiche a oltre 16 anni, raggiungendo un’efficienza di conversione superiore al 18%. Dopo 24.700 ore di esposizione alla luce bianca, le celle hanno continuato a produrre energia con alta efficienza. Questo progresso è frutto di un lavoro collaborativo tra l’Åbo Akademi University in Finlandia e lo Suzhou Institute for Nano-Tech and Nano-Bionics in Cina. Il team ha identificato e rimosso un meccanismo di perdita di fotocorrente mai osservato prima, migliorando le prestazioni complessive delle celle.
Nonostante i notevoli progressi dei semiconduttori inorganici e ibridi, il fotovoltaico organico rimane una tecnologia promettente grazie alla sua leggerezza, flessibilità, indipendenza dalle tradizionali filiere e un processo produttivo più efficiente in termini energetici. Negli ultimi 5 anni, l’efficienza delle celle solari organiche è aumentata significativamente, superando il 20% in laboratorio.
Attualmente, il miglior risultato certificato, secondo il NREL, è del 19,2% raggiunto dalla Shanghai Jiao Tong University. Tuttavia, un grande ostacolo resta: i semiconduttori organici si degradano quando esposti all’aria. Per affrontare questo problema, è stata sviluppata l’architettura invertita (nip), che prevede un catodo sotto gli strati organico e anodico, con materiali resistenti a protezione della cella.
Le celle solari organiche invertite sono più stabili e durevoli, ma la loro efficienza di conversione è inferiore a quella delle strutture convenzionali. La nuova ricerca ha scoperto un meccanismo che spiega questa inefficienza: la perdita di atomi di ossigeno nel reticolo cristallino e la presenza di legami penzolanti nello strato di trasporto ZnO, che causano una ricombinazione delle lacune e perdite di fotocorrente. La soluzione consiste nell’applicare uno strato sottile di passivazione di nitrato di ossido di silicio sul contatto inferiore, eliminando così l’area di ricombinazione e migliorando l’efficienza.
Le nuove celle organiche invertite, di dimensioni 1 cm², riescono a convertire oltre il 18% della luce in elettricità e a funzionare per 24.700 ore, pari a una durata di oltre 16 anni. Questo rappresenta il record di durata più lungo per questo tipo di tecnologia.