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Pannelli fotovoltaici integrati, scoperto un nuovo materiale a basso impatto ambientale
Grazie al nuovo materiale messo a punto da un gruppo di ricerca italiano i pannelli fotovoltaici integrati potrebbero diventare più sostenibili ed economici
La ricerca italiana raggiunge un altro risultato straordinario mettendo a punto un materiale hi-tech che permetterebbe di integrare il fotovoltaico negli edifici con un basso impatto ambientale.
Ci hanno lavorato assieme l’Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche, l’Università Milano Bicocca e l’azienda Glass to Power, nell’ambito di un Progetto i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Joule – Cell Press.
Il materiale oggetto dello studio è caratterizzato da basso impatto ambientale ed alto rendimento per la realizzazione di concentratori solari a luminescenza (Lcs), pertanto si configura come soluzione ideale per la realizzazione di fotovoltaico architettonicamente integrato.
Caratteristiche particolarmente interessanti di questo nuovo materiale sono il basso costo di realizzazione, la semplicità di progettazione e il basso impatto ambientale del processo di sintesi necessario per la produzione; dei notevoli vantaggi che ben si sposano con i risultati di rendimento di conversione dell’energia solare ottenibili, in linea con le soluzioni già disponibili per applicazioni di questo genere.
“Il funzionamento si basa una proprietà intrinseca di molte classi di molecole organiche, cioè la capacità di assorbire la radiazione solare su un ampio spettro di lunghezze d’onda e di riemetterla con rendimento elevato ad una lunghezza d’onda differente e ben separata”, ha spiegato Giuseppe Mattioli (Cnr-Ism). “Molecole che possiedono queste caratteristiche e che risultano altamente stabili al calore ed alla luce vengono disperse all’interno di lastre di Plexiglas per finestre: la radiazione solare viene così assorbita e poi riemessa dalle molecole, e la lastra fornisce la più economica “guida d’onda” per intrappolare la radiazione e convogliarla ai bordi”.
Le lastre possono essere poi montate in telai da finestra, dove delle celle fotovoltaiche sottili e invisibili si occupano della conversione della radiazione luminosa concentrata in energia elettrica. Luca Beverina, dell’Università di Milano Bicocca, ha spiegato più nel dettaglio i meccanismi che regolano questo materiale. “Il vantaggio principale di questa innovazione consiste nell’utilizzo di molecole che richiedono una sintesi semplice e rapida, priva di solventi di processo e pertanto “green”. Il processo di realizzazione del materiale viene condotto, infatti, unicamente con tecniche meccanochimiche: i reagenti sono miscelati a secco in un vibromiscelatore (noto in ambito industriale come “mulino a sfere” o “ball miller”), che garantisce elevate rese a bassi tempi di contatto anche in assenza di solvente, con un rapporto in peso tra scarto e prodotto (E factor, uno dei più comuni indicatori di sostenibilità nella sintesi organica) di ben 50 volte inferiore rispetto a quello associato ad altre molecole di efficienza confrontabile”.
La validità di questa innovazione non finisce qui, Giuseppe Mattioli ha chiarito infatti che questo sistema, a differenza dei pannelli fotovoltaici utilizzati finora, che sono normalmente opachi e scuri o semi-trasparenti, “questo sistema permette di realizzare lastre trasparenti, con benefici dal punto di vista sia estetico sia funzionale”.
“Il principio di funzionamento del dispositivo – ha concluso Mattioli - permette di superare gli attuali vincoli di posizionamento, ad oggi particolarmente stringenti in termini di inclinazione ed orientazione rispetto al sole. I dispositivi fotovoltaici basati sui concentratori solari a luminescenza rappresentano, in questo quadro, un complemento insostituibile per gli impianti convenzionali”.
Ci hanno lavorato assieme l’Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche, l’Università Milano Bicocca e l’azienda Glass to Power, nell’ambito di un Progetto i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Joule – Cell Press.
Il materiale oggetto dello studio è caratterizzato da basso impatto ambientale ed alto rendimento per la realizzazione di concentratori solari a luminescenza (Lcs), pertanto si configura come soluzione ideale per la realizzazione di fotovoltaico architettonicamente integrato.
Caratteristiche particolarmente interessanti di questo nuovo materiale sono il basso costo di realizzazione, la semplicità di progettazione e il basso impatto ambientale del processo di sintesi necessario per la produzione; dei notevoli vantaggi che ben si sposano con i risultati di rendimento di conversione dell’energia solare ottenibili, in linea con le soluzioni già disponibili per applicazioni di questo genere.
“Il funzionamento si basa una proprietà intrinseca di molte classi di molecole organiche, cioè la capacità di assorbire la radiazione solare su un ampio spettro di lunghezze d’onda e di riemetterla con rendimento elevato ad una lunghezza d’onda differente e ben separata”, ha spiegato Giuseppe Mattioli (Cnr-Ism). “Molecole che possiedono queste caratteristiche e che risultano altamente stabili al calore ed alla luce vengono disperse all’interno di lastre di Plexiglas per finestre: la radiazione solare viene così assorbita e poi riemessa dalle molecole, e la lastra fornisce la più economica “guida d’onda” per intrappolare la radiazione e convogliarla ai bordi”.
Le lastre possono essere poi montate in telai da finestra, dove delle celle fotovoltaiche sottili e invisibili si occupano della conversione della radiazione luminosa concentrata in energia elettrica. Luca Beverina, dell’Università di Milano Bicocca, ha spiegato più nel dettaglio i meccanismi che regolano questo materiale. “Il vantaggio principale di questa innovazione consiste nell’utilizzo di molecole che richiedono una sintesi semplice e rapida, priva di solventi di processo e pertanto “green”. Il processo di realizzazione del materiale viene condotto, infatti, unicamente con tecniche meccanochimiche: i reagenti sono miscelati a secco in un vibromiscelatore (noto in ambito industriale come “mulino a sfere” o “ball miller”), che garantisce elevate rese a bassi tempi di contatto anche in assenza di solvente, con un rapporto in peso tra scarto e prodotto (E factor, uno dei più comuni indicatori di sostenibilità nella sintesi organica) di ben 50 volte inferiore rispetto a quello associato ad altre molecole di efficienza confrontabile”.
La validità di questa innovazione non finisce qui, Giuseppe Mattioli ha chiarito infatti che questo sistema, a differenza dei pannelli fotovoltaici utilizzati finora, che sono normalmente opachi e scuri o semi-trasparenti, “questo sistema permette di realizzare lastre trasparenti, con benefici dal punto di vista sia estetico sia funzionale”.
“Il principio di funzionamento del dispositivo – ha concluso Mattioli - permette di superare gli attuali vincoli di posizionamento, ad oggi particolarmente stringenti in termini di inclinazione ed orientazione rispetto al sole. I dispositivi fotovoltaici basati sui concentratori solari a luminescenza rappresentano, in questo quadro, un complemento insostituibile per gli impianti convenzionali”.
