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Celle di Grätzel, un record di efficienza: fino al 30% di luce diffusa

Avete mai sentito parlare delle celle di Grätzel? Queste sono unità fotolvoltaiche ad alta efficienza. E grazie all’EPFL questa è aumentata

Cella solare (Foto di Bruno /Germany da Pixabay)

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Negli anni ’90 due chimici dell’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Michael Grätzel e Brian O’Regan, hanno realizzato una cella solare davvero innovativa. Il duo infatti realizzò una prima cella solare sensibilizza con colorante o DSSC. Queste sono capaci di trasformare l’energia solare in quella elettrica. Merito della disposizione a sandwich di due vetrini conduttivi che formano gli elettrodi al posto del classico silicio. Questo innovativo sistema fu chiamato celle di Grätzel. E ora, quasi trentanni dopo, lo stesso istituto ha migliorato quanto avevano creato.

Celle di Grätzel efficienza migliorata

Cella di Grätzel (Foto di Martin Baumann da Pixabay)

Un processo non facile visto che questa tecnologia sia partita molto più lentamente rispetto a quella basata sui semiconduttori inorganici ricavandosi una nicchia di mercato nell’edilizia, nell’elettronica portatile. Il tutto grazie a caratteristiche peculiari come trasparenza, colore, flessibilità e la capacità di sfruttare la luce ambientale diffusa.

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E che ora gli scienziati dell’EPFL ne hanno migliorato le prestazioni. Un miglioramento incredibile che ha permesso a queste celle di raggiungere nuovi record. Il tutto è stato reso possibile grazie ai nuovi miglioramenti nei fotosensibilizzatori e in alcuni componenti delle DSSC. Uno di questi ricorda, seppur vagamente, l’approccio tandem. Infatti quando queste vengono assemblate con i pigmenti viene utilizzata una tecnica denominata co-sensibilizzazione. Ovvero l’utilizzo di due o più coloranti in un’unica unità garantendo un assorbimento ottico complementare.

Tutto ciò, di conseguenza, aumenta l’efficienza di conversione. La difficoltà è stata trovare la giusta combinazione di pigmenti. Un’operazione che ha richiesto un enorme lavoro di progettazione, sintesi e screening molecolare.

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L’innovazione compiuta dai membri degli scienziati Grätzel e Anders Hagfeldt dell’EPFL hanno portato a sviluppare una vera e propria scorciatoia durante il sistema di assemblaggio grazie a due nuove molecole di pigmento fotosensibilizzanti che ne aumentano le prestazioni fotovoltaiche delle DSSC. Tutto ciò ha portato, per la prima volta, un’efficienza di conversione del 15,2 % quando esposti alla luce solare diretta. Ma non solo perché è stata raggiunta anche una stabilità operativa a lungo termine di più di 500 ore. C’è dell’altro perché l’aumento della superficie attiva di 2,8 cm quadri ha reso possibile ottenere un’efficienza di conversione compresa tra il 28,4% e il 30.2% in un ampio range di intensità della luce ambientale.

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