produzione di energia elettrica con sistemi a celle ... - Il Saturatore
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innovazione tecnologica<br />
74<br />
Fig. 44 - schema <strong>di</strong> principio <strong>di</strong> una cella tra<strong>di</strong>zionale<br />
4.1. Celle fotoelettrochimiche tra<strong>di</strong>zionali<br />
Anche le <strong>celle</strong> fotoelettrochimiche tra<strong>di</strong>zionali funzionano su un principio simile: i<br />
fotoni <strong>con</strong> <strong>energia</strong> opportuna colpis<strong>con</strong>o un elettrodo <strong>di</strong> materiale semi<strong>con</strong>duttore,<br />
generano coppie elettrone-lacuna e questi sono separati dal campo elettrico presente<br />
nella zona <strong>di</strong> carica spaziale. Gli elettroni si muovono all’interno del semi<strong>con</strong>duttore<br />
verso l’elettrodo collegato al circuito esterno. Le lacune (h) si <strong>di</strong>rigono verso la superficie<br />
dove sono raccolte dal/a forma ridotta della coppia redox (R) ossidandola:<br />
h + RO<br />
All‘altro elettrodo la forma ossidata O viene poi ridotta <strong>di</strong> nuovo a R dagli elettroni che<br />
rientrano nella cella dal circuito esterno, I semi<strong>con</strong>dultori stu<strong>di</strong>ati sono molti e sono <strong>di</strong><br />
tipo n (<strong>Il</strong>/V o III/V) mentre gli elettroliti sono basati sulle coppie redox<br />
solfuro/polisolfuri, io<strong>di</strong>o/ioduro, vana<strong>di</strong>o(ll)/ vana<strong>di</strong>o(III), ecc...<br />
L’uso elettrochimico dei dye 3 4 ha rivoluzionato le <strong>celle</strong> fotoelettrochimiche.<br />
L’importanza della scoperta <strong>con</strong>siste nella scelta della coppia “giusta” dye e<br />
semi<strong>con</strong>duttore e nel modo <strong>di</strong> fissare il dye sul semi<strong>con</strong>duttore per avere un efficiente<br />
trasferimento degli elettroni fotoeccitati dal dye verso il semi<strong>con</strong>duttore che ha una Eg<br />
elevata (TiO2). Altro aspetto fondamentale è come rendere massima la raccolta delle<br />
cariche.<br />
La cella fotoelettrochimica a dye (figura 45) ha una struttura <strong>di</strong>fferente da quelle<br />
tra<strong>di</strong>zionali e opera in modo del tutto <strong>di</strong>verso. Nella cella i processi <strong>di</strong> assorbimento<br />
della luce, <strong>di</strong> trasporto e separazione delle cariche sono fisicamente <strong>di</strong>stinti.<br />
Le <strong>celle</strong> a dye imitano la fotosintesi in quanto il colorante organometallico (come la<br />
clorofilla) assorbe la luce del sole e crea un eccitone.<br />
3 Si veda l’articolo <strong>di</strong> Gratzel su “Nature”: M., Gratzel, Nature, 414, 338-344, 2001<br />
Walter Morgano Tesi <strong>di</strong> Dottorato <strong>di</strong> Ricerca
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