Modulo
fotovoltaico organico.FOTOVOLTAICO ORGANICO
L'elettronica organica appartiene a quel settore di ricerca tecnologica nel quale, per ottenere corrente elettrica, vengono utilizzate sostanze organiche molecolari o polimeriche, denominate semiconduttori organici.
Questo settore dell'elettronica e' in notevole sviluppo e sta completamente rivoluzionando il mondo della tradizionale elettronica di consumo; si pensi ad esempio alla tecnologia OLED (Organic Light Emitting Diode) gia' applicata a schermi televisivi, a mobile phones, a tablets e laptops ed utilizzata perfino nei fari posteriori di alcune automobili.
In riferimento al settore fotovoltaico, l'elettronica organica ha introdotto le celle solari organiche, attualmente in fase di crescita. L'obiettivo, in questo settore, e' quello di aumentare le efficienze delle convenzionali celle al silicio attraverso l'utilizzo di nuovi materiali e di nuove tecnologie, capaci di rendere il fotovoltaico applicabile in contesti, come l'integrazione architettonica, che, fino ad oggi, non hanno raggiunto ancora una completa realizzazione.
Le celle solari organiche, non richiedendo l'utilizzo del silicio, garantiscono una riduzione dei costi dei pannelli solari fotovoltaici e ne consentono la realizzazione con materiali dotati di ulteriori qualita', come la semitrasparenza ed il colore.
Modulo
fotovoltaico organico.
Il fotovoltaico oragnico comprende due principali categorie di celle solari organiche:
le celle solari completamente organiche - in questa tipologia di celle solari, la parte fotoattiva e' totalmente organica ed e' basata su composti del carbonio, oppure e' costituita da strati di plastiche in materiali polimerici. In quest'ultimo caso, le macromolecole organiche, tipiche di tali sostanze, garantiscono piu' leggerezza e meno fragilita', ma riducono la durata delle celle solari, a causa della degradazione cui sono soggetti i polimeri, una volta esposti al Sole. L'efficienza massima di queste celle solari e' del 4% - 5%, con un record attule di circa il 9% e la loro stabilita' oscilla tra i 3 anni ed i 5 anni;
le celle solari ibride - queste celle solari sono basate su un fotovoltaico organico/inorganico, conosciuto come DSSC o DSC (Dye-Sensitized Solar Cell), ossia Cella Solare Sensibilizzata al Colorante.
Cella
solare DSSC (Fonte:http://www.costruiregreen.com).
Modulo
fotovoltaico con celle DSSC.
Un esempio tipico di cella solare DSCC e' la cella di Grätzel, che prende il nome dal professore di chimica Michael Grätzel dell'EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne). Nel 1991 il professor Grätzel costrui' la prima cella solare in grado di convertire l'energia luminosa in energia elettrica attraverso un principio molto simile a quello della fotosintesi clorofilliana. Attualmente, questo nuovo concetto di cella solare e' ritenuto molto promettente, anche se i tassi di efficienza sono ancora troppo bassi.
Una cella di Grätzel si compone sostanzialmente di due vetrini conduttivi e trasparenti e di una soluzione elettrolitica. I vetrini, usati come supporto, presentano una sola faccia conduttiva e rappresentano gli elettrodi della cella fotovoltaica; essi sono separati da uno strato micrometrico di biossido di titanio (TiO2) impregnato di colorante organico. Il colorante, estraibile da lamponi, mirtilli, more o da foglie di limone, costituisce il materiale attivo della cella; infatti, esso ha il compito di trasferire elettroni al semiconduttore, ossia al biossido di titanio, a seguito dell'assorbimento di fotoni. Gli elettroni del colorante, eccitati dall'assorbimento della luce solare, passando attraverso il film di TiO2 ed il circuito elettrico esterno, raggiungono l'elettrolita che, con reazioni di ossido-riduzione, ripristina il colorante allo stato fondamentale.
Schema
di principio di una cella di Grätzel.
Il titanio è un materiale abbastanza comune ed eco-compatibile, basti pensare che compare nei dentifrici, nelle vernici idrosolubili per interni ed anche nelle creme solari.
Alcuni
esempi di celle di Grätzel.
Le celle ibride possono raggiungere in laboratorio efficienze tra l'11% ed il 12,3%; la loro stabilita' e' di 20 anni.