Celle solari organiche ad alta efficineza basate su nanostrutturazioni superficiali di materiali ibridi innovativi per il confinamento della luce
Progetto Il crescente bisogno energetico a livello mondiale ha fatto sì che si dedicasse molta attenzione allo sviluppo di celle solari organiche DSSC (dye-sensitized solar cell), in alternativa alle costose celle al silicio. Il presente progetto, che sfrutta competenze scientifiche diverse ma complementari, intende studiare ed ottimizzare i metodi di realizzazione delle celle DSSC e sviluppare metodi per incrementare la loro efficienza agendo in due direzioni: a) si utilizzeranno matrici porose inorganiche di TiO2 sintetizzate col metodo sol-gel o derivanti dalla sinterizzazione a basse temperature di nanoparticelle di TiO2 che possano ospitare alte concentrazioni di dye (nuovi o noti) per la fotoconversione; b) si interverrà sulla configurazione morfologica della cella per aumentare il confinamento della luce solare all’interno del dispositivo: mediante una nanostrutturazione superficiale e si realizzeranno reticoli di Bragg per diffrangere e/o accoppiare la radiazione all’interno della zona attiva.
Gli obiettivi del presente progetto si possono suddividere in varie linee:
1) Ottimizzazione della preparazione di fotosensibilizzatori di rutenio già noti al fine di migliorare le rese e diminuire i tempi di reazione. Sintesi di nuovi dye con caratteristiche di maggiore stabilità temporale.
2) Realizzazione di strati di titania nano porosa con metodologia sol-gel o a partire da nanoparticelle di TiO2 presisntetizzate in grado di aumentare il numero di cromofori per unità di volume nello strato attivo. Sviluppo di un materiale ibrido sol-gel conduttivo e patternabile a base di particelle di ITO (Indium Tin Oxide).
3) Realizzazione di strutture periodiche mono e bidimensionali per ottenere il light-trapping (confinamento della luce solare) all’interno del dispositivo.
4) Verifica delle efficienze dei dispositivi finiti.
5) Formazione di giovani ricercatori.
Le strategie che sfrutteremo seguiranno tre linee:
1) Sintesi dei fotosensibilizzatori di rutenio, sintesi via sol-gel di una matrice di titanio ad elevata porosità e sintesi di materiali ibridi organici/inorganici patternabili .
2) Caratterizzazione strutturale e fotofisica dei materiali sintetizzati.
3) Variazione della configurazione morfologica di alcuni strati costituenti la cella per il confinamento della luce solare all’interno del dispositivo.
L’evolversi del progetto assicurerà un feedback continuo tra le diverse competenze scientifiche coinvolte, cosicché dai risultati sperimentali si possa tornare in fase di progettazione.
1) Ottimizzazione della preparazione di fotosensibilizzatori di rutenio già noti al fine di migliorare le rese e diminuire i tempi di reazione. Sintesi di nuovi dye con caratteristiche di maggiore stabilità temporale.
2) Realizzazione di strati di titania nano porosa con metodologia sol-gel o a partire da nanoparticelle di TiO2 presisntetizzate in grado di aumentare il numero di cromofori per unità di volume nello strato attivo. Sviluppo di un materiale ibrido sol-gel conduttivo e patternabile a base di particelle di ITO (Indium Tin Oxide).
3) Realizzazione di strutture periodiche mono e bidimensionali per ottenere il light-trapping (confinamento della luce solare) all’interno del dispositivo.
4) Verifica delle efficienze dei dispositivi finiti.
5) Formazione di giovani ricercatori.
Le strategie che sfrutteremo seguiranno tre linee:
1) Sintesi dei fotosensibilizzatori di rutenio, sintesi via sol-gel di una matrice di titanio ad elevata porosità e sintesi di materiali ibridi organici/inorganici patternabili .
2) Caratterizzazione strutturale e fotofisica dei materiali sintetizzati.
3) Variazione della configurazione morfologica di alcuni strati costituenti la cella per il confinamento della luce solare all’interno del dispositivo.
L’evolversi del progetto assicurerà un feedback continuo tra le diverse competenze scientifiche coinvolte, cosicché dai risultati sperimentali si possa tornare in fase di progettazione.