L'Università di Cambridge ha segnato un traguardo significativo nel campo cruciale dell'energia sostenibile. Il 15 ottobre 2025, i ricercatori hanno reso pubblico l'annuncio della scoperta di un meccanismo quantistico precedentemente sconosciuto, rilevato all'interno di un particolare semiconduttore organico. Questa innovazione ha il potenziale per trasformare radicalmente il settore, promettendo di semplificare drasticamente i processi produttivi e di ridurre i costi associati alla realizzazione dei pannelli solari. Il cuore di questa scoperta risiede nella capacità intrinseca di una specifica molecola organica di convertire l'energia luminosa in elettricità con un'efficienza quasi ideale, sfruttando un comportamento quantistico che, fino ad oggi, era stato attribuito esclusivamente ai materiali inorganici come gli ossidi metallici.
Il gruppo di studio, una sinergia di competenze tra specialisti dei dipartimenti di chimica e fisica, ha focalizzato la propria analisi sul semiconduttore organico a radicale di spin denominato P3TTM. La caratteristica distintiva di questo composto è data dalla presenza di un singolo elettrone spaiato in ogni unità molecolare, una peculiarità che gli conferisce proprietà elettriche e magnetiche eccezionali. Quando le molecole di P3TTM vengono disposte in modo da formare una sottile pellicola, i loro elettroni liberi iniziano a interagire in maniera ordinata e cooperativa, un fenomeno che ricorda da vicino il concetto teorico di isolante di Mott-Hubbard, un pilastro fondamentale della fisica della materia condensata.
Il Professor Sir Richard Friend e i suoi collaboratori, tra cui il Professor Hugo Bronstein, hanno documentato con precisione che l'assorbimento di un fotone da parte del materiale innesca un rapidissimo “salto” dell'elettrone verso una molecola vicina. Questo movimento genera in modo naturale una coppia di cariche elettriche di segno opposto – una positiva e una negativa – che possono essere immediatamente raccolte e incanalate come corrente elettrica utile. Tale meccanismo risolve in modo elegante una limitazione strutturale che affliggeva i fotovoltaici organici convenzionali, i quali necessitavano di una complessa architettura “a strati” (donatore e accettore) per garantire un'efficace separazione delle cariche generate.
La cella solare sperimentale realizzata impiegando la pellicola di P3TTM ha esibito risultati sbalorditivi, dimostrando un'efficienza di conversione energetica vicina al cento per cento. In termini pratici, ciò significa che la quasi totalità dei fotoni assorbiti viene trasformata in carica elettrica utilizzabile. Questo straordinario successo apre prospettive concrete per la produzione di pannelli solari che siano non solo più semplici da fabbricare, ma anche più leggeri e significativamente più economici. È degno di nota che questa scoperta di frontiera sia avvenuta in un periodo che coincide quasi perfettamente con il 120° anniversario della nascita di Sir Neville Mott, le cui teorie pionieristiche hanno costituito la base per la comprensione delle interazioni elettroniche nei materiali solidi.
Gli scienziati di Cambridge interpretano questo risultato non semplicemente come un perfezionamento tecnico, ma come un catalizzatore fondamentale per accelerare l'adozione su vasta scala delle soluzioni solari, in linea con gli obiettivi globali di transizione verso le energie rinnovabili. Il nuovo meccanismo, essendo intrinsecamente autosufficiente, ha il potenziale per superare i record di efficienza precedentemente stabiliti per i moduli organici. Ciò dischiude orizzonti entusiasmanti per la creazione di fonti energetiche estremamente flessibili, sottili e versatili, capaci di essere integrate con facilità in praticamente qualsiasi tipologia di superficie o struttura.