Materiali elettrodici di nuova concezione e coloranti per dispositivi fotoelettrochimici

The contribution concerns the design, realization and photoelectrochemical characterization of new materials (nanostructured electrodes and colorants) for the development of cathodic, anodic and tandem dye-sensitized solar cells. We have considered ZnO photoanodes (as alternative to TiO2) and NiO photocathodes. New perspectives of DSC utilization will be described in the fileds of energetics and photoelectrocatalysis.

Lo sviluppo di dispositivi fotoelettrochimici basati sulla combinazione di semiconduttori e coloranti sensibilizzatori ha subito un notevole impulso a partire dal 2000 in seguito all’invenzione delle DSC (dye-sensitised solar cells) con efficienze quantiche dell’ordine del 10%.[1] Alla base del successo di questo dispositivo sono da annoverare in primo luogo la mesoporosita’ degli elettrodi semiconduttori di tipo n impiegati (caratteristica che consente il chemisorbimento di elevate concentrazioni superficiali di colorante dell’ordine di 10-4 moli cm-3), e poi l’efficienza del trasferimento di carica fra il colorante fotoeccitato (generalmente un complesso di Ru), ed il semiconduttore (n-TiO2), i cui livelli energetici di frontiera si posizionano favorevolmente rispetto a quelli del colorante. Il presente contributo verte sulla definizione e caratterizzazione fotoelettrochimica di nuovi materiali elettrodici nanostrutturati per lo sviluppo di DSC anodiche, catodiche e di tipo tandem, [2] considerando fotoanodi di ZnO[3] (quest’ultimo inteso come materiale anodico alternativo a TiO2), e fotocatodi di NiO[4]. La ricerca coinvolge anche la definizione e la preparazione di opportuni coloranti (sia complessi metallici che architetture organometalliche nanodimensionali) i cui livelli energetici di frontiera soddisfino il prerequisito di energy matching una volta ancorati sui fotoelettrodi alternativi qui proposti. Verra’ infine tentata un’analisi sulle prospettive di utilizzo dei differenti tipi di DSC nei campi dell’energetica e dell’elettrofotocatalisi.