OLED e cellula fotovoltaica in un unico diodo

Un gruppo di ricerca presso la Cornell University ha sviluppato un nuovo tipo di semiconduttore organico in grado di assolvere ad una duplice funzione: emettere luce e comportarsi al pari di una cellula fotovoltaica, ovvero generare corrente elettrica dalla luce solare.

I ricercatori hanno realizzato un diodo (ovvero un componente elettronico all'interno del quale la corrente elettrica fluisce solamente in una direzione) a semiconduttori organici che contiene ioni liberi (gli ioni sono atomi o molecole provvisti di carica elettrica).

In particolare si tratta di due strati organici, uno composto da antracene e contenente ioni positivi e uno composto da rutenio e contenente ioni negativi, che sono stati abbinati tra loro. Ai due capi del "sandwich" sono stati aggiunti due sottili strati di materiale conduttore, uno dei quali trasparente per permettere il passaggio della luce.

Quando i due strati vengono abbinati, gli ioni negativi fluiscono, attraverso la giunzione, verso lo strato opposto e viceversa, finché non viene raggiunto uno stato di equilibrio. Si tratta di un comportamento analogo a quello che si verifica in un normale diodo di silicio, dove gli elettroni e le lacune migrano attraverso la giunzione p-n, con la differenza che nel caso del diodo realizzato dalla Cornell University si ha un flusso di ioni positivi e negativi e non di elettroni e lacune.

I ricercatori spiegano che nel momento in cui una differenza di potenziale viene applicata agli elettrodi (i due strati conduttori di cui abbiamo parlato prima) la corrente fluisce attraverso la giunzione sottoforma di un flusso di elettroni e un flusso di lacune elettroniche che si muovono in direzione opposta rispetto agli elettroni. Come abbiamo detto prima, però, in corrispondenza della giunzione si verifica anche una migrazione degli ioni. Questo fa si che venga a crearsi una maggiore differenza di potenziale che modifica il modo in cui gli elettroni interagiscono con le lacune elettroniche. Si viene così a creare un incremento di energia all'interno degli ioni, energia che viene rapidamente rilasciata sottoforma di fotoni, ovvero di luce.

Di contro, quando il semiconduttore viene investito da un fascio luminoso, gli ioni assorbono l'energia fotonica della luce ed emettono elettroni. La presenza degli ioni fa si che gli elettroni liberi si muovano in una sola direzione, creando così una corrente elettrica.

Dal momento che questo particolare diodo è stato realizzato mediante l'impiego di lamine sottili ne deriva una facile implementazione in materiali flessibili e di ampia superficie. per la creazione di display OLED. E' quindi verosimile l'impiego in fogli di carta, per creare ad esempio opuscoli interattivi, oppure in abiti come magliette e camicie. Inoltre i costi di fabbricazione sarebbero particolarmente ridotti, caratteristica che permetterebbe un impiego su larga scala di un nuovo tipo di pannelli solari.

Gli impieghi pratici sono comunque appena stati abbozzati, nonostante i presupposti di questa tecnologia siano realmente molto interessanti.