Catodi a base di carbonio derivato da biomasse per celle fotovoltaiche acquose = Carbon-based cathodes derived from biomass for aqueous photovoltaic cells

Soddisfare la richiesta energetica mondiale è una delle più grandi sfide del nostro tempo. Infatti essa è cresciuta notevolmente in seguito all’aumento della popolazione e all’avanzamento tecnologico. Il consumo energetico mondiale annuo è di circa 12 TW, la maggior parte dei quali vengono prodotti mediante l’utilizzo dei combustibili fossili, che sono i principali responsabili del cambiamento climatico e del riscaldamento globale. Inoltre, i giacimenti sono distribuiti in maniera disomogenea sul globo, e si rigenerano in tempi molto lunghi, non compatibili con la vita umana. In questo scenario risulta necessario trovare un’alternativa per poter soddisfare il fabbisogno energetico. La comunità scientifica ha quindi focalizzato la propria attenzione sulle fonti rinnovabili, che sono disponibili in maniera abbondante e a basso costo su tutto il pianeta. Nel capitolo 1 di questa tesi vengono presentate le principali alternative green ai combustibili fossili, approfondendo poi le possibilità offerte dal fotovoltaico, che attualmente sembra essere la fonte energetica più promettente. Il lavoro di questa tesi è incentrato sulle dye-sensitized solar cells (DSSCs), una tecnologia che permette di creare celle solari utilizzando materiali a basso costo. I componenti base e il loro principio di funzionamento sono oggetto del capitolo 2. Uno dei limiti delle DSSC tradizionali è la presenza di un solvente organico, che risulta essere tossico, infiammabile e volatile. Per ovviare a questo problema sono state sviluppate le DSSC acquose, che verranno approfondite nel capitolo 3. Il capitolo 4 è, invece, dedicato alla descrizione di materiali e metodi adottati e sviluppati nel presente lavoro di tesi. In questo studio ci si è concentrati sul controelettrodo, in particolare sostituendo quello tradizionale a base platino, con uno a base carboniosa. Questo perché il platino è un materiale raro e costoso, mentre il carbonio è molto abbondante ed estremamente economico, nonché ottenibile per trattamento di scarti residuali. I risultati ottenuti sono raccolti e analizzati nel capitolo 5. Una parte del lavoro sperimentale, concernente l’assemblaggio delle celle, è stata condotta presso i laboratori del gruppo di Materiali Organici Funzionali (MOF) dell’Università degli Studi di Torino, mentre la parte di caratterizzazioni fotovoltaiche ed elettrochimiche è stata condotta presso i laboratori del Gruppo di Materiali Applicati ed Elettrochimica (GAME Lab) presso il Politecnico di Torino.