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NUOVI MATERIALI/ Volete migliorare le celle fotovoltaiche? Provate con i cristalli di rubrene

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Alcune molecole organiche, polimeri o molecole più piccole, sono caratterizzate dalla proprietà di possedere elettroni delocalizzati (ovvero, con linguaggio più chimico, sono molecole coniugate), che le rende simili a piccoli conduttori o semiconduttori. Di tali molecole, se organizzate a formare un materiale solido, sono costituiti i cosiddetti semiconduttori organici che, da circa quindici anni, si stanno sempre più affermando come semiconduttori del futuro, grazie ai vantaggi, previsti o già dimostrati, che possono offrire rispetto ai tradizionali semiconduttori inorganici.

Per esempio, le quasi illimitate possibilità offerte dalla chimica nella sintesi di nuovi composti organici permette di progettare le proprietà secondo necessità; si è dimostrato in più casi come, con composti organici simili, ma differenti per la presenza di opportuni sostituenti chimici, il gap elettronico del semiconduttore si può far variare con continuità in tutto l’intervallo spettrale del visibile. Inoltre questi materiali sono leggeri, flessibili, richiedono costi di produzione relativamente bassi e purezze più limitate di quelle dei semiconduttori tradizionali.

Tutto ciò ha stimolato lo studio di questi  nuovi materiali e il loro uso in dispositivi elettronici, il successo dei quali è già stato dimostrato nel caso di diodi emettitori di luce, transistor, rivelatori e celle solari organici.

Uno dei parametri microscopici importanti dei semiconduttori organici in vista del loro utilizzo in dispositivi fotovoltaici è la lunghezza di diffusione degli eccitoni, cioè una sorta di spessore di materiale utile per il funzionamento di una cella solare. Quanto maggiore è la lunghezza di diffusione degli eccitoni, tanto migliore sarà l’efficienza con cui si sfruttano le proprietà del materiale organico che costituisce la cella.

 



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