Fotovoltaico, le tecnologie

Ad oggi sono disponibili evoluzioni tecnologiche all’avanguardia, che promettono di rivoluzione il futuro del fotovoltaico. Tra quest le celle fotovoltaiche organiche, realizzate a partire da speciali pigmenti organici che vanno a sostituire i semiconduttori di natura inorganica. L’assorbimento della luce e il trasporto della carica elettrica avviene ad opera di polimeri e molecole organiche, con coefficienti di assorbimento della luce particolarmente elevati, capaci di catturare molta luce con una modesta quantità di materiale di partenza. Non solo, le molecole possono essere facilmente combinate con strutture flessibili in plastica, per la riduzione dei costi. Attualmente le celle organiche assicurano un’efficienza del 6% circa e sono in fase di sviluppo piattaforme in grado di stabilizzare la struttura al variare della temperatura e dei parametri di ossidazione e riduzione.
Le attuali celle organiche sono realizzate secondi differenti principi, la struttura molecolare può infatti essere sviluppata a partire da una catena polimerica in grado di effettuare la cessione di elettroni, in abbinamento a macro-molecole contenenti carbonio, per la ricezione delle cariche elettriche in transito, durante la fase di cattura della luce.
Una struttura basilare che può essere impiegata come punto di partenza per la generazione di celle organiche viene definita etero-giunzione planare. In questo sistema, un film a base di carbonio, viene accoppiato a due strati planari di contatto, per aumentare lo scambio di carica elettrica.

Le celle ibride fanno parte della famiglia delle celle organiche e sono state sviluppate per combinare i benefici dei semiconduttori organici con quelli di tipo inorganico. In un sistema a base di silicio cristallino, ampiamente adottato negli impianti convenzionali, si sfrutta il principio di trasferimento di carica, abbinando strati sbilanciati e con presenza di elettroni e lacune in quantità differenti. Questo consente di generare un flusso di corrente, quando il sistema viene esposto ai fotoni di luce. In queste configurazioni, la singola giunzione viene generata accorpando una matrice polimerica a specifiche particelle di semiconduttore organico. In altri casi si adottano celle a pigmenti sensibili, che adottano un elemento organico colorato in abbinamento a un elettrolita di tipo liquido e a un conduttore di elettroni a base di ossido metallico. Si tratta di componenti ancora in fase sperimentale e non disponibili per la produzione di massa, ma i bassi costi di produzione li rendono particolarmente appetibili per il mercato.
Tra gli sviluppi più recenti esiste un’evoluzione con celle organiche semitrasparenti caratterizzate da un filtro colorato. Si tratta di apparati molto sottili (meno di un millimetro), flessibili, riciclabili e adatti a molteplici impieghi. Possono essere infatti integrate con facilità, per esempio, nell’edilizia moderna, come supporti per finestre o pensiline di sosta per auto e mezzi. Il grado di trasparenza e il colore può essere modificato in base alle necessità.