Laboratorio Light-to-Energy and Fuels (LEaF-Lab)

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Il LEaF-Lab, situato presso la Sede CNR-ICCOM di Sesto Fiorentino, ha come principale oggetto di attività la progettazione, la sintesi e la caratterizzazione di composti e materiali organici ed organometallici con potenziali applicazioni in tecnologie per la conversione dell’energia solare. Queste ultime spaziano dalle celle fotovoltaiche di nuova generazione, capaci di convertire la luce in elettricità, ai sistemi fotocatalitici per la produzione sostenibile di idrogeno e combustibili solari, ai dispositivi per la concentrazione e la modifica spettrale della radiazione luminosa. Tale attività si svolge in parallelo con lo studio di nuove metodologie sintetiche, necessarie per ottenere i composti desiderati in modo efficiente e sostenibile, come ad esempio lo sviluppo di reazioni attivate con microonde o svolte in solventi neoterici ecocompatibili.

Il gruppo di ricerca di LEaF-Lab possiede una consolidata esperienza nel settore della progettazione, sintesi e caratterizzazione di composti eterociclici, nonché nell’applicazione di reazioni catalizzate da specie organometalliche e complessi di metalli di transizione. È inoltre in grado di progettare e realizzare piccoli dispositivi fotovoltaici su scala di laboratorio, e di testarne le prestazioni energetiche.

Campi di applicazione

Celle solari sensibilizzate a colorante (DSSC);
Celle solari a perovskite (PSC);
Fotovoltaico integrato in edifici e serre;
Fotovoltaico indoor;
Fotocatalizzatori sensibilizzati a colorante (DSP) per la produzione di H₂ da photoreforming di alcoli ed altri composti organici;
Concentratori solari luminescenti (LSC);
Metodologie innovative in sintesi organica ed organometallica.

Competenze

Sintesi organica ed organometallica, anche sotto atmosfera inerte;
Green Chemistry: reazioni catalitiche, metodi di attivazione non convenzionali, impiego di solventi neoterici;
Tecniche di purificazione in chimica organica: cromatografia su colonna, cristallizzazione, distillazione.
Determinazione strutturale dei composti: spettroscopia NMR ed IR, spettrometria di massa;
Spettroscopia UV-Vis, spettroscopia di emissione in fluorescenza;
Fabbricazione di dispositivi fotovoltaici su scala di laboratorio;
Determinazione delle caratteristiche corrente/potenziale e dell’efficienza quantica dei dispositivi.

Strumentazione

Cappe chimiche attrezzate con linee-vuoto-azoto per lo svolgimento di reazioni in atmosfera inerte;
Spettrofotometro UV-Vis SHIMADZU UV-2600 con modulo per il controllo della temperatura e sfera integratrice;
Spettrofluorimetro JASCO FP-8300 con modulo per il controllo della temperatura e sfera integratrice;
Miscelatore meccanico ad alta velocità ICA Ultraturrax e sonda ad ultrasuoni per la preparazione di paste serigrafiche;
Macchina serigrafica semiautomatica AUREL mod. C-920 per la deposizione di film sottili di semiconduttori;
Piastra riscaldante programmabile per il trattamento termico dei film deposti;
Pressa a caldo per la sigillatura delle celle fotovoltaiche;
Simulatore solare di classe AAA ABET mod. SUN 2000 (superficie illuminata 10 × 10 cm²);
Source-meter unit AGILENT Mod. B2901 A per la caratterizzazione elettrica ed elettrochimica di dispositivi fotovoltaici.