LEDs plastici, un ricco panorama


    Alcune materie plastiche si comportano come OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) quando sono attraversate da corrente elettrica.


    Questo singolare ed affascinante comportamento ha spinto numerosi gruppi di ricerca nel mondo ad approfondire le conoscenze circa questo fenomeno, intuendo essere un importante elemento per la tecnologia del domani ed un aiuto per una ottimizzazione dei dispositivi elettronici classici (semiconduttori).

    Lo sviluppo di questi sistemi fa intravedere interessanti applicazioni quali, ad esempio, display digitali più flessibili e portatili da inserire in computer, telefoni cellulari e qualsiasi altro strumento elettronico.

    I promotori della ricerca di OLEDs, si sono concentrati sull’effetto della luce solare, fonte energetica illimitata ed a costo zero, nel generare l’elettricità, aprendo una ulteriore classe di dispositivi utili per generare energia.

    [inline: 1=Immagine - Oled] Immagine - Oled ©Universal Display Corporation


    Uno dei gruppi di ricerca più attivi in questo campo è quello diretto dal fisico dell’Università di Cambridge (CDT), Richard Friend. L’esperienza e la tecnologia sviluppata da questo ed altri gruppi di ricerca, ha permesso la creazione di numerose spinoff.

    Fenomeno già molto diffuso nel campo delle biotecnologia e della genomica, esse consistono nella creazione di società ed imprese fondate grazie allo sviluppo di brevetti, che con la loro vendita garantiscono introiti interessanti per il proseguimento dell’attività.
     

    Lo sviluppo orientato verso l’ottimizzazione in ambito industriale, di tecnologia più pulita e con costi di produzione ridimensionati, favorisce questo tipo mercato.

    Aiuti ed incentivi per lo studio dei sistemi fotovoltaici provengono da Enti universitari e da gli Enti governativi, come Ministeri per l’Industria e l’Economia di Paesi come Regno Unito e U.S.A.

    Nuovi consorzi sono stati recentemente fondati in Germania, Francia, Belgio e nel Regno Unito dalla cooperazione di gruppi accademici ed industriali.


    Tra gli altri esempi, il National Renewable Energy Laboratory del Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti, elargisce fondi a gruppi di ricerca universitari che lavorano nello sviluppo di celle fotovoltaiche.


    Non mancano, inoltre, obiettivi orientati nell’ambito della nanotecnologia e delle macchine molecolari.

    A tal proposito, è interessante accennare agli studi del Dutch Polymer Solar Energy Iniziative.


    Queste ricerche si concentrano su miscele nanostrutturali di polimeri coniugati (macromolecole con gruppi chimici con particolari strutture elettroniche in grado, attraverso transizioni e sovrapposizioni tra orbitali, di trasferire carica elettrica) e derivati di fullereni.


    Un altro esempio è rappresentato dall’attività svolta dal gruppo del Johannes Kepler dell’Università di Linz in Austria, su un sistema di poly(2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene (MDMO-PPV), con una molecole di methanfullerene-[6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester (PCBM).

    In questo aggregato, la luce è assorbita dallo strato fotovoltaico donor-acceptor, provocando, secondo la teoria dei semiconduttori, una coppia elettrone-lacuna.

    La lacuna si delocalizza nello strato rappresentato dall’elettrodo costruito dal network polimerico mentre l’elettrone si muove verso l’elettrodo di carica opposta, attraverso il sistema fullerenico.

    Un campo scientifico e tecnologico come questo è particolarmente ricco di spunti interessanti che guardano anche piÙ lontano in prospettiva futura.

    Infatti, non mancano studi sulla simulazioni sulla usura dei sistemi fotovoltaici. I risultati sono ampiamente illustrati in Progress in Photovoltaics: Research and Application ed in Thin Solid Films.

    Tuttavia, nonostante gli incoraggianti risultati delle ricerche svolte da questi ad molti altri gruppi di ricerca, lo sviluppo di celle solari polimeriche è ancora all’inizio.


    Secondo l’opinione degli esperti, ci vorrano almeno 10-15 anni prima di vedere queste nuove tecnologie introdotte nel mercato.

    Gli ostacoli da superare riguardano la riproducibilitÀ e la fattibilitÀ di produrre, operare e riutilizzare a ciclo questi prodotti.


    Sul Web sono presenti numerosi siti (gruppi di ricerca privati, universitari o statali) che trattano in modo più o meno approfondito l’argomento.


    Per i concetti relativi alla nanotecnologia e fullereni, si rimanda agli articoli presenti nella rubrica su questo sito.


    Sitografia

    Richard Friend - Cambridge University www-oe.phy.cam.ac.uk

    Cambridge University - Optoelectronics Group www-oe.phy.cam.ac.uk

    NREL - National Renewable Energy Laboratory - U.S Energy Department www.nrel.gov

    DuPont Central Research & Development www.dupont.com/corp/science/rd/

    DPSEI - Dutch Polymer Solar Energy Iniziative www.fwn.rug.nl/solar

    Bibliografia

    Hinsch, J.M. Kroon, R. Kern, I. Uhlendorf, J. Holzbock, A. Meyer & J. Ferber. Long-term stability of dye-sensitised solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Application 2001, 9(6):425-438;

    J.M. Kroon, M.M. Wienk, W.J.H. Verhees & J.C. Hummelen. Accurate efficiency determination and stability studies of conjugated polymer/fullerene solar cells. Thin Solid Films 2002, 403-404:223-228;

    Christoph J. Brabec, N. Serdar Sariciftci & Jan C. Hummelen. Plastic solar cells. Advanced Functional Materials 2001, 11(1):15-26;




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