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Nuove celle solari organiche con la lignina
Uno dei materiali organici più comuni in natura – la lignina – può essere utilizzato per creare celle solari organiche affidabili ed ecologiche. I ricercatori della Linköping University e del Royal Institute of Technology (KTH) lo hanno ora dimostrato in uno studio che è stato pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Materials.
La luce solare è attualmente una delle principali fonti di energia sostenibile. Le celle solari tradizionali a base di silicio sono efficienti, ma hanno un processo di produzione complicato e dispendioso in termini energetici, che può portare a pericolose fuoriuscite di sostanze chimiche. Le celle solari organiche sono quindi diventate un’area di ricerca molto importante grazie al loro basso costo di produzione, alla leggerezza e alla flessibilità, e quindi alle loro numerose applicazioni, come l’uso in interni o attaccate ai vestiti per alimentare i dispositivi elettronici personali.
Un problema è che le celle solari organiche sono fatte di plastica o di polimeri derivati dal petrolio. Quindi, anche se organiche, non sono così ecologiche come invece dovrebbero essere.
I ricercatori dell’Università di Linköping e del KTH hanno sviluppato una cella solare organica in cui parte dello strato di trasporto degli elettroni collegato al catodo della cella solare è costituito dalla cosiddetta lignina kraft, ricavata direttamente dalla pasta di legno. Anche se attualmente solo una piccola parte della cella solare è costituita da lignina, l’obiettivo a lungo termine è quello di costruire una cella solare quasi interamente realizzata con materiali di legno.
“Vogliamo costruire celle solari efficienti, affidabili, economiche ed ecologiche. Questo studio ci permette di dimostrare che ciò è possibile e rappresenta un primo passo verso la sostituzione degli attuali materiali a base di petrolio con alternative a base di legno“, afferma Mats Fahlman, professore presso il Laboratory of Organic Electronics (LOE) dell’Università di Linköping.
In studi precedenti, i materiali a base di legno modificati chimicamente sono stati utilizzati per aumentare l’affidabilità, o la stabilità, delle celle solari organiche e di quelle realizzate con il materiale cristallino perovskite. Nello studio recentemente pubblicato, i ricercatori di Linköping hanno utilizzato una versione “grezza” della lignina, chiamata lignina kraft, estratta direttamente dal legno nel processo di produzione della carta. Insieme al KTH, hanno analizzato la composizione molecolare della lignina più adatta allo scopo.
Le celle solari organiche sono già in uso, soprattutto per applicazioni interne. Possono anche sostituire le batterie nei sensori e in altri dispositivi simili a basso consumo energetico. Secondo Mats Fahlman, questo è il primo passo verso il mercato delle celle solari organiche. Questa tecnologia può poi essere estesa per applicazioni più ampie, come la fornitura di energia elettrica da fonti pulite. Inoltre, la costruzione con materiali di legno renderebbe l’intera cella solare più rispettosa dell’ambiente.
“Le celle solari organiche non saranno mai le più efficienti. Ma il loro vantaggio è che sono atossiche, sostenibili ed economiche. Se hanno un’efficienza del 15-20%, è più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni”, afferma Mats Fahlman.
Fonte articolo:
- Wood materials make for reliable organic solar cells (alphagalileo.org)
- Industrial Kraft Lignin Based Binary Cathode Interface Layer Enables Enhanced Stability in High Efficiency Organic Solar Cells – Zhang – Advanced Materials – Wiley Online Library
Immagine di copertina: Il nuovo materiale a base di lignina @ Mika Sipponen
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