Celle fotovoltaiche organiche. I ricercatori cinesi hanno realizzato quello che loro stessi definiscono un enorme passo in avanti per lo sviluppo di una nuova generazione di celle fotovoltaiche.
I produttori hanno a lungo utilizzato il silicone per fare i pannelli solari perche il era il materiale più efficiente per convertire la luce solare in elettricità.
Ma i fotovoltaici organici, fatti di carbone e plastica, promettono un modo più economico di generare elettricità.
Questo nuovo studio mostra che gli organici possono essere efficienti come quelli in silicone.
Cosa sono le celle fotovoltaiche organiche?
Il termine organico si lega al fatto che i materiali provenienti dal carbone sono il cuore di questi dispositivi invece del silicone.
I pannelli solari rigidi, quadrati o rettangolari, a cui siamo abituati hanno bisogno di punti di installazione specifici su tetti o superfici piane.
I fotovoltaici organici (OPV) posso essere realizzati da composti sciolti nell’inchiostro in modo da poter stampare su sottili rotoli di plastica, possono essere piegati, curvati, intorno a strutture o addirittura essere incorporati all’interno degli indumenti.
Cosa ha frenato il loro utilizzo?
In una parola, efficienza.
Quella che segue, è la misurazione di quanta luce solare che riflette sul pannello può essere trasformata in elettricità utilizzabile.
I pannelli fotovoltaici commerciali di solito convertono 15-22%della luce, on un record mondiale di 27.3% raggiunta quest’estate nel Regno Unito.
Gli organici non hanno mai superato la metà del loro potenziale, ma durante l’anno sono stati registrati enormi passi in avanti.
Ad aprile, i ricercatori sono stati in grado di arrivare al 15% durante i test.
Ora, il nuovo studio spinge oltre il 17% con la convinzione che si potrà raggiungere il 25%.
Questo è molto importante perché secondo le stime con un’efficienza del 15% e una prospettiva di “vita” di 20 anni, le celle fotovoltaiche organiche potrebbero produrre elettricità ad un costo inferiore ai 7 cent Kw/h.
Nel 2017, il costo medio dell’elettricità negli Stati Uniti era di 10.5 cent Kw/h, secondo US Energy Information Administtration.
Cosa hanno fatto di diverso questi ricercatori?
Una delle cose che rendeva OPV meno efficiente nel passato è il fatto che i materiali organici hanno delle molecole più distaccate che possono catturare gli elettroni e rallentare la generazione dell’energia.
Quindi i ricercatori, hanno provato a superare questo ostacolo unendo diversi strati di materiale in quello che viene chiamato un approccio “tandem” alla cellula.
“Cella tandem –ha spiegato uno dei progettisti, Dr Yongsheng Chen dell’Università di Nankai a Tianjin in Cina – vuol dire avere due dispositivi costruiti insieme nella stessa struttura”.
“Ci sono due strati di materiale attivo e ogni strato può assorbire diverse lunghezze d’onda della luce. Ciò significa – ha spiegato ancora il Dr Yongsheng Chen – che si può utilizzare la luce solare in una lunghezza d’onda maggiore o più efficientemente e questo può generare più corrente”.
Tra quanto saranno commercializzabili?
Secondo i ricercatori non si dovrà aspettare molto.
Il Dottor Yongsheng Chen ha messo a confronto gli OPV con i diodi organici ad emissione di luce (OLED).
Questa tecnologia è stata introdotta negli ultimi 5 anni ed è utilizzata per le televisioni a fascia alta.
“Gli OLED sono già in commercio e sono fatti di un materiale simile agli OPV – ha spiegato il Dottor Yongsheng Che alla BBC – il principio fisico è lo stesso solo la direzione è diversa: una è dal sole all’elettricità, l’altra dall’elettricità alla luce, il dispositivo e la struttura sono simili”.
“Sono davvero ottimista per l’OPV – ha concluso Dr Yongsheng Chen – e potrebbero non volerci 5 anni”.
Che tipo di utilizzo possiamo aspettarci?
Le celle fotovoltaiche flessibili e stampate, offrono una vasta gamma di utilizzi. Possono essere utilizzati all’interno delle nostre case, incorporandole alle finestre (con una colorazione semi trasparente) per produrre energia durante la giornata.
Offrono un grande potenziale per i palazzi per il loro peso minimo e potrebbero essere ideali per le installazioni su tetti di case in Paesi in via di sviluppo, dove le strutture non reggerebbero il silicone pesante.
Potrebbero essere inoltre utilizzate sui tetti delle automobili e nell’abbigliamento, persino nello schermo dei nostri smartphone per ricaricare la batteria durante l’utilizzo.
“La loro opzionale semitrasparenza permette il loro uso nelle finestre o nell’ombreggiatura dei vetri di facciata” – ha spiegato il Dott Alexander Colsmann, esperto di fotovoltaici organici, del Karlsruhe Institute of Technology.
“Le stesse proprietà rendono le celle fotovoltaiche organiche ideali per essere applicate su dispositivi mobili – attrezzatura da campeggio, abbigliamento smart o caicatori per smatphone, solo per citarne alcuni”.
Qual è stata la reazione degli esperti?
Altri esperti di questo settore hanno avuto reazioni positive.
“Questo per me – ha detto il Dott Artem Bakulin, dell’Imperial College di Londra – potrebbe essere un’importante conquista”.
“Lo sviluppo di materiali di questo tipo con proprietà precedentemente impensabili, ha permesso di conquistare il record di efficienza e, in generale, rende la tecnologia OPV molto più promettente” – ha aggiunto il Dott Feng Gao dall’Università di LinkÖping in Svezia.
