Nei laboratori universitari e industriali si studiano dispositivi fotovoltaici basati sui materiali organici che possono essere costruiti in modo semplice e hanno promettenti probabilità di sviluppare una produzione di massa e un sistema conveniente ed elastico. Tali materiali organici sono costruiti sotto forma di inchiostri e “stampati” su superfici estese. Questi polimeri o “piccole molecole”, formati da composti organici di basso peso molecolare, hanno il vantaggio di essere estremamente leggeri e adattabili e questo li rende funzionali a molti impieghi.
Gli strati fotovoltaici prodotti con “molecole piccole” possono avere proprietà ben definite raggiunte grazie a formati di fabbricazione più riproducibili, a differenza dei nuovi materiali polimerici che per la loro struttura determinano cambiamenti di produzione da partita a partita per quanto riguarda la solubilità, il peso molecolare, la polidispersità, la purezza e questo determina una diversità delle caratteristiche e dei risultati.
Alan J. Heeger, premio Nobel per la chimica nel 2000 per la scoperta e lo sviluppo dei polimeri conduttori insieme ad alcuni Ricercatori dell’Università della California, ha creato un nuovo materiale organico a “piccola molecola” (Solution-processed small-molecule solar cells with 6.7% efficiency, Nature Materials Letter). Lo studio è iniziato con l’intenzione di migliorare le proprietà elettriche facendo in modo che la molecola potesse sostenere correnti elevate e tensioni indispensabili per sprigionare potenza elettrica da una cella solare.
La scelta della molecola con cui fosse possibile formare film di apprezzabili qualità è stata una ricerca complessa poiché, a differenza dei polimeri che hanno una struttura lunga e quindi si avvolgono con facilità per formare una pellicola stabile, le piccole molecole sono più difficili da “sistemare”.
La progettazione della nuova molecola ha portato alla costruzione di una cella che converte il 6,7% della luce incidente e gli studiosi sostengono di ottenere il 9% entro il prossimo anno.
La ricerca di Heeger, come riconosce Pasquale Morvillo del centro ENEA di Portici della Casaccia, costituisce un vero rinnovamento nello sviluppo del processo. Le celle organiche infatti sono formate da piccole molecole in cui lo strato attivo è di norma ottenuto grazie a processi di evaporazione in vuoto che non risultano convenienti né dal punto di vista della produzione né economico e soprattutto non consentono la produzione attraverso meccanismi di stampa in continuo. Utilizzare piccole molecole processabili in soluzione significa dunque accrescere la gamma di materiali organici adatti all’ottimizzazione di tali impianti.