In arrivo le celle solari trasparenti integrate

Immaginate edifici in cui le finestre permettono alla luce del sole di entrare e allo stesso tempo catturano l'energia necessaria per soddisfare i nostri bisogni. In questo scenario apparentemente avveniristico le finestre diventano celle solari produttive che ci aiutano a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e a progredire verso un ambiente più verde e più pulito. In un recente studio effettuato presso l'ICFO, l'Istituto di Scienze Fotoniche dell'Università Tecnica di Catalogna, i ricercatori hanno fabbricato una cella solare organica con un alto livello di trasparenza e una buona efficienza di conversione in energia elettrica: un passo avanti incoraggiante verso le fonti rinnovabili potenzialmente integrabili nel tessuto urbano.

Oggi i pannelli solari commerciali sono composti da wafer di silicio cristallino e possiedono una buona efficienza nel convertire la radiazione solare in energia elettrica, ma diverse problematiche ne ostacolano il massimo sfruttamento, come l'orientamento per ricevere la luce solare diretta o la scarsa capacità di assorbire la luce diffusa, senza parlare del peso e del grande volume occupato.
 

La tecnologia delle celle solari biologiche è attiva da circa 30 anni, ma solo di recente sta attirando un forte interesse perché il costo di produzione è diminuito in modo significativo. Anche se le celle organiche (OPV, Organic PhotoVoltaic) non hanno ancora raggiunto i valori di efficienza delle celle a base di silicio, è stato comunque dimostrato che sono più leggere, più flessibili (in grado di adattarsi a superfici curve ), ma soprattutto sono più sensibili ai bassi livelli luminosi come quelli della luce solare indiretta: questo li rende una delle tecnologie fotovoltaiche più interessanti per molte applicazioni di uso quotidiano. In particolare le celle organiche possiedono la proprietà di generare energia elettrica anche se attraversati dalla luce, ossia come dispositivi semi-trasparenti.
 

Tuttavia le celle OPV, come qualsiasi altra tecnologia fotovoltaica, raggiungono la massima efficienza di conversione con dispositivi opachi. Per attivare tali celle in mezzi trasparenti l'elettrodo metallico posteriore deve essere assottigliato fino a pochi nanometri, riducendo drasticamente la capacità del dispositivo di raccogliere la luce del sole. I ricercatori dell'ICFO sono stati in grado di implementare una cella semi-trasparente che incorpora un cristallo fotonico con performance simili a quelle di una cella opaca. Aggiungendo questo cristallo fotonico supplementare alla cella, hanno quindi aumentato la quantità di luce infrarossa e ultravioletta assorbita, fino a raggiungere una efficienza vicina alle celle tradizionali, con una trasparenza quasi indistinguibile dal comune vetro: un prodotto estremamente competitivo per le tecnologie fotovoltaiche integrate negli edifici (BIPV, Building Integrated PhotoVoltaics ). Per ottenere un aspetto gradevole, il colore delle celle può essere addirittura sintonizzato con gli elementi architettonici con cui si combina, semplicemente cambiando la configurazione dello strato del cristallo fotonico.

Il futuro sembra promettente per questi dispositivi. Nel medio termine ci si aspetta di raggiungere le altissime trasparenze e le efficienze necessarie per alimentare dispositivi come display, tablet , smartphone, ecc. Un progetto europeo recentemente approvato, denominato SOLPROCEL (Solution Processed High Performance Transparent Organic Photovoltaic Cells), costituirà un consorzio dei migliori ricercatori europei e di realtà industriali all'avanguardia guidati dall'ICFO, puntando a migliorare le OPV in termini di stabilità, efficienza e vita media.

(autore: Giacomo Matera Capicciuti)