Cellule fotovoltaiche trasparenti: il futuro è chiaro
L’UE sta effettuando una transizione verso un sistema energetico pulito, conveniente, sostenibile e competitivo. Le energie rinnovabili quale quella solare svolgono un ruolo fondamentale nel guidare questa transizione energetica e ridurre la dipendenza dell’UE dai combustibili fossili. Al fine di ampliare la quota rinnovabile dell’approvvigionamento energetico nel settore dell’edilizia e delle strade urbane, è necessario distribuire ulteriormente il fotovoltaico. «Ove possibile, è preferibile inserire i pannelli solari all’interno di superfici edificate, per evitare l’artificializzazione dei campi aperti o l’utilizzo dei terreni/la riduzione degli spazi naturali. Tuttavia, l’integrazione di moduli fotovoltaici non è sempre un successo estetico, il che conduce a problemi di accettazione sociale da parte dei responsabili decisionali e/o del pubblico», osserva Frédéric Sauvage, direttore della ricerca presso il Centro nazionale di ricerca scientifica (CNRS) francese e coordinatore del progetto. Ciò è causato dal fatto che le tecnologie fotovoltaiche sono opache o semi trasparenti e possono essere installate solo su tetti o su facciate non o semi trasparenti. Il progetto IMPRESSIVE ha raccolto la sfida di sviluppare cellule fotovoltaiche trasparenti che possano essere integrate su vasta scala, come nelle finestre negli edifici, ad esempio. «Il nostro obiettivo consisteva nello sviluppo di una tecnologia fotovoltaica interamente non intrusiva: piacevole sotto il profilo estetico, completamente trasparente e priva di colori, pur essendo efficiente ed economica», aggiunge Sauvage.
Perovskite ad ampia banda proibita e celle solari a colorante organico
L’intenzione di IMPRESSIVE era di ottenere una tecnologia fotovoltaica che convertisse la luce in modo selettivo oltre la sensibilità dell’occhio umano. A tal fine, il progetto ha sviluppato due assorbitori: un efficiente assorbitore ultravioletto basato sulle celle solari in perovskite e un assorbitore nel vicino infrarosso basato su celle solari a colorante organico. Questi sistemi hanno aperto la strada a un display fotovoltaico tandem completamente trasparente e privo di colori. «Quando combinate, tali tecnologie convertono l’energia solare con un’efficienza di conversione di potenza del 14 % e un livello di trasmissione visibile media superiore al 55 %. La tecnologia separata consente di raggiungere un’efficienza di conversione di potenza di fino all’8 % e un livello di trasmissione visibile media di fino all’80 %, che equivale, nell’aspetto, a una finestra a doppio vetro», conferma Sauvage.
Una finestra che produce un’elettricità completamente decarbonizzata
IMPRESSIVE ha dimostrato che la perovskite ultravioletta semitrasparente può raggiungere oltre il 10 % di efficienza di conversione di potenza con una trasmissione visibile media di circa il 60 %. «Attraverso la nostra composizione e architettura del dispositivo specifica, abbiamo dimostrato la possibilità di superare il protocollo di prova di invecchiamento IEC61646, superando un grosso ostacolo all’industrializzazione», evidenzia Sauvage. Parallelamente a ciò, il CNRS ha brevettato una nuova famiglia di sensibilizzanti selettivi per il vicino infrarosso consentendo prestazioni e stabilità maggiori e conseguendo una trasparenza eccellente quando integrati a celle solari a colorante organico specificatamente ottimizzate. «La nostra finestra fotovoltaica consente di ridurre il condizionamento dell’aria durante l’estate e il riscaldamento durante l’inverno in edifici e abitazioni domestiche grazie alla tecnologia interna dotata di assorbimento specifico in una parte del vicino infrarosso (800-1000 nm) e di riflettività nell’altra regione (> 1000 nm). Offriamo una finestra che produce un’energia elettrica interamente decarbonizzata attraverso l’uso dell’energia solare», conclude Sauvage. Rispetto all’attuale tecnologia fotovoltaica prodotta, che necessita di singoli cristalli di alta qualità che comprendono più fasi di purificazione in condizioni di vuoto e/o temperature elevate (> 1000 °C), la tecnologia di IMPRESSIVE è un processo di soluzione e quindi più ecocompatibile in merito al tempo di recupero energetico, inferiore a tre mesi, e alle emissioni di CO2. Nell’ottica di sostituire le finestre passive con finestre che producono energia, il progetto lavora attivamente per continuare a migliorare le prestazioni delle due tecnologie e portare la maturità di tale tecnologia fotovoltaica chiara verso l’industrializzazione.
Parole chiave
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