Un nuovo tipo di celle fotovoltaiche sono state sviluppate da scienziati del U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e della University of California at Berkeley (UCB). Queste innovative celle solari sono di tipo semiconduttore polimero e sono una via di mezzo tra nanotecnologie e plastiche elettroniche.

Dal 1997, anno in cui sono state scoperte le plastiche conduttive, contenenti legami chimici coniugati doppi che danno la possibilità agli elettroni di muoversi liberamente, si è palesato un importante interesse nell’impiego di questi nuovi materiali per la fabbricazione di celle fotovoltaiche.

Rispetto alle celle fotovoltaiche tradizionali la cui produzione, fino ad oggi, è stata pesantemente gravata dagli elevati costi di produzione dei singoli dispositivi, queste nuove celle sono molto più economiche e hanno il vantaggio che possono essere stampate come una normale plastica, con una forma qualsiasi. L’unico inconveniente è rappresentato dalla bassa efficienza di conversione della luce in energia elettrica.

Paul Alivisatos

Paul Alivisatos, responsabile del progetto e direttore del Molecular Foundry, centro per le nanoscienze presso i Berkeley Lab, sostiene che queste innovative celle sono state concepite utilizzando polimeri assieme a nanotubi di semiconduttore con “cluster” composti da 100-100000 atomi.

Janke Dittmer, Wendy Huynh, e Paul Alivisatos

Janke Dittmer, uno dei ricercatori coinvolti nel progetto, asserisce che l’impiego di materiali ibridi, composti da semiconduttori inorganici e polimeri organici, offre il vantaggio di poter sfruttare al meglio le potenzialità di ciascuno dei due sistemi. I semiconduttori inorganici danno delle prestazioni elettroniche impeccabili, adatte per l’impiego nella messa a punto di celle fotovoltaiche. I polimeri organici hanno il vantaggio di poter essere processati a temperature ambiente fornendo un substrato flessibile come le normali plastiche a costi molto competitivi.

Gli scienziati del U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) hanno concretizzato i risultati della ricerca in una cella solare messa a punto con un materiale ibrido costituito da sottili nanotubi dispersi in una matrice polimerica il cui spessore è di 200 nanometri. Racchiuso tra due elettrodi il dispositivo produce una tensione 0.7 volt.

La disposizione degli elettrodi e lo strato di nanotubi e polimeri può avvenire semplicemente mediante processi successivi che fanno leva su determinate reazioni chimiche in soluzione liquida. Le celle fotovoltaiche, frutto di questo procedimento, hanno prodotto un’efficienza del 1,7 per cento. Uno scarso risultato se si considera che le attuali celle fotovoltaiche raggiungono un livello standard del 10 per cento, mentre le celle più sofisticate, composte di materiale semiconduttore laminato, raggiungono un livello di efficienza fino al 35 per cento.

Tuttavia, i ricercatori conoscono già i procedimenti che consentiranno un rapido miglioramento nelle prestazioni.

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