Grazie alla squaraina il futuro del fotovoltaico è fluorescente

Per alcune celle solari il futuro può essere fluorescente. E' questa la notizia che viene lanciata dall'Università di Yale.

In base a quanto viene riportato da Yale News, un gruppo di scienziati è riuscito a migliorare la capacità di un tipo di cella solare, che riesce ad assorbire la luce e a convertirla in energia elettrica, aggiungendo "un colorante fluorescente": la squaraina. Questa appartiene alla classe dei coloranti organici, che mostrano un'intensa fluorescenza. Deriva infatti dall'acido squarico, che attraverso una reazione subisce una trasformazione che gli permette di ottenere un'alta fotostabilità.

( La composizione molecolare della squaraina)

Da Yale dichiarano che la squaraina "aumenta l'assorbimento della luce e ricicla gli elettroni, migliorando la conversione della luce in energia". La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Photonics, e ha dichiarato come gli studiosi sono riusciti ad ottenere il 38% di efficienza nella conversione della potenza. Questo tenendo in considerazione che le celle utilizzate sono quelle polimeriche, che sono abbastanza inefficienti, in quanto il "50% della loro energia luminosa che viene assorbita non viene trasmessa come energia elettrica, perché le reti polimeriche non sono sufficientemente allineate sulla scala nanometrica, al fine di consentire l'uscita dell'energia dalla cella".

Il colorante è il punto focale della ricerca proprio perché permette l'assorbimento spettrale delle celle, così da migliorare l'efficienza energetica, attraverso il trasferimento di energia per risonanza  o FRET. Anche perché il fotovoltaico organico, è stato usato anche per il suo basso costo, per il peso e per la flessibilità, per cui ha di per sé dei vantaggi, che devono però essere coadiuvati da altro e in questo caso dalla squaraina. In questo modo non si ha bisogno nemmeno di lavorazioni post-elaborazione rispetto alle tradizionali celle polimeriche.

Da Yale e in particolare Jing-Shun Huang, che è l'autore dello studio ha dichiarato: "la nostra strategia risolve una serie di questioni allo stesso tempo, combinando strategicamente diversi materiali che sono stati utilizzati con successo per assorbire l'energia solare, approfittando del sistema FRET e dimostrando come siano maggiormente performanti queste celle solari".

(Un esempio di flessibilità delle celle polimeriche)

Le celle polimeriche, che sostituiscono le tradizionali in silicio, sono costituite solitamente - in base a quanto si legge su Ekopedia- da uno strato di un materiale fotoattivo nanostrutturato, frapposto fra due elettrodi, uno dei quali è trasparente e supportato da un materiale trasparente rigido (vetro) o flessibile, come ad esempio il PET o la carta. In questo secondo caso le celle stesse risulteranno essere totalmente flessibili e avvolgibili. Il cuore della cella, il materiale fotoattivo, consiste generalmente di una miscela di un polimero semiconduttore, capace di assorbire la radiazione solare e generare una coppia buca-elettrone, e di un materiale accettore di elettroni, in grado di accogliere l'elettrone generato nel polimero. Le cariche diffondono quindi verso gli elettrodi e, se questi sono collegati in un circuito elettrico, si ha generazione di corrente.

Secondo gli studiosi di Yale il materiale fluorescente potrà portare la cella solare a raggiungere un'efficienza del 96%, così da poter potenziare il mercato delle celle organiche, che riescono ad avere un costo sostenuto. Un ulteriore passo avanti nel campo delle energie rinnovabili.