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MIUR-PRIN  2010-2011: Programmi di Ricerca scientifica di rilevante Interesse Nazionale.

Dispositivi Solari a Coloranti di Nuova Generazione: Sensibilizzatori e Conduttori Nano-Ingegnerizzati (DSSCX) n. 20104XET32.

Recentemente si è assistito ad un crescente interesse per lo sfruttamento dell'energia solare mediante sistemi alternativi alla già consolidata tecnologia fotovoltaica basata sul silicio. Lo sviluppo di celle foto-elettrochimiche trasparenti basate su semiconduttori sensibilizzati (Dye Sensitized Solar Cells, DSSC) offre opportunità uniche connesse alla integrazione architettonica in finestre,facciate fotovoltaiche ed in altri elementi urbanistici. Un'ampia e reale applicazione di tali dispositivi èperò tutt'ora subordinata alla necessità di progressi fondamentali e applicativi nello sviluppo di nuovi sistemi molecolari e di materiali dotati di proprietà elettroniche specifiche. La vastità del tema di ricerca richiede la stretta interazione tra diverse unità di ricerca incorporanti competenze specifiche in sintesi chimica, scienza dei materiali, fotoelettrochimica, modellizzazione teorica e spettroscopia ultraveloce. Tale spettro di competenze, tutte significativamente rappresentate nel progetto, consente di indagare a fondo e sotto molteplici punti di vista ogni aspetto rilevante per il funzionamento efficiente di dispositivi fotoelettrochimici innovativi. Il progetto può essere delineato tramite tre principali linee di ricerca e sviluppo che prevedono un'azione concertata sullo studio di 1) nuovi coloranti organici 2) mediatori elettronici non corrosivi 3) materiali funzionali per substrati elettrodici conduttori e semiconduttori. Nello specifico, l'attività di ricerca sui coloranti alternativi vedrà coinvolta l'attività di quattro unità di ricerca (Università di Torino (UNITO), Università di Milano (UNIMI) e Università di Padova (UNIPD) coordinate dall' unità di Milano Bicocca (UNIMIB), che agirà limitando le possibili sovrapposizioni e creando piuttosto una sinergia efficiente nelle fasi di selezione e sintesi dei materiali Una parte importante della ricerca di UNITO e UNIMIB sarà dedicata alla sintesi ed alla caratterizzazione di una serie di nuovi sensibilizzatori che assorbono nella regione del rosso e del vicino infrarosso (NIR) ed appositamente progettati per la sensibilizzazione e co-sensibilizzazione (anche in presenza di Quantum Dots) di TiO₂ (sensibilizzatori di tipo n) e di NiO (sensibilizzatori di tipo p) nano porosi, nonché allo studio ed ottimizzazione dell'interazione tra i sensibilizzatori e il substrato semiconduttore durante l'assorbimento. I coloranti proposti avranno proprietà ottimizzate di raccolta della luce solare grazie ad un design mirato alla preparazione di: a) coloranti organici multi-ramificati ad elevato assorbimento della luce solare; b) coloranti multicomponente basati sulla co-sensibilizzazione saranno preziosi i contributi di UNIPD grazie allo sviluppo di nuove metodologie sintetiche modulari per la sintesi di sensibilizzatori di tipo porfirinico e di derivati tri-arilamminici e di UNIMI che si rivolgerà alla sintesi e caratterizzazione di Zn(II) porfirine stericamente ingombrate per evitare l'aggregazione e la ricombinazione di carica, al fine di ottenere foto sensibilizzatori di facile sintesi, basso costo, stabili e con efficienze di cella superiori al 10%.

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