Una nuova era di finestre solari elettrocromiche dai colori neutri
(Rinnovabili.it) – Possono cambiare la loro trasparenza in risposta alle condizioni climatiche per migliorare il comfort degli ambienti e abbassare le spese per la climatizzazione interna. Sono gli smart glass, letteralmente vetri intelligenti, soluzioni innovative nate per migliorare l’efficienza energetica in edilizia. L’ultimo progresso in questo campo arriva dell’Università di Henan, in Cina, dove un gruppo di scienziati ha messo a punto originali finestre fotovoltaiche in kesterite, capaci di regolare la radiazione luminosa e persino di accumulare energia. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Solar Energy Materials and Solar Cells (testo in inglese) e inseriscono l’invenzione nella classe delle finestre elettrocromiche.
Smart window elettrocromiche, come funzionano?
Le finestre elettrocromiche possiedono vetri rivestiti di speciali materiali (come l’ossido di tungsteno o l’ossido di nichel), che modificano le proprie capacità di trasmissione della luce in risposta alla tensione. Controllando in tal modo la quantità di luce e calore che passa all’interno degli ambienti. Si tratta di una tecnologia attiva: è necessaria una scarica elettrica affinché il dispositivo cambi la sua opacità. I vantaggi? È stato dimostrato che i vetri elettrocromici possono compensare fino al 30% del fabbisogno energetico dell’edificio. Di contro tuttavia hanno bisogno di un’alimentazione elettrica esterna che ne limita notevolmente l’applicazione. Ecco perché negli anni la tecnologia è stata integrata con il fotovoltaico. Le smart window elettrocromiche alimentate a celle solari rappresentano una promettente soluzione per il risparmio energetico nonostante presentino ancora diverse limitazioni. Una di queste è il colore: quando si scuriscono diventano blu, riducendo il comfort visivo. Inoltre l’aggiunta di celle solari in silicio aumenta notevolmente i costi di produzione
Le finestre fotovoltaiche in kesterite
Le nuove finestre fotovoltaiche in kesterite dell’Università di Henan offrono un’eccellente soluzione. Nel dettaglio il team, guidato da Guofà Cai, ha integrato una finestra elettrocromica a base di ossido bimetallico di nichel-cobalto (NiCoO2) con celle solari a film sottile in CZTSSe. Quest’ultimo è la versione creata in laboratorio del minerale kesterite, un materiale con buone proprietà ottiche ed elettroniche, alta stabilità e ottenuto da elementi abbondanti e non tossici. Ovviamente la loro resa non è ancora ai livelli del silicio cristallino. Ma offre comunque efficienze superiori al 12% per cento.
I film di NiCoO2 – preparati mediante deposizione tramite bagno chimico – mostrano un colore esteticamente neutro, che può migliorare il comfort visivo dei residenti. E il mini modulo fv da 1,89 cm2, integrato al vetro, fornisce una fonte efficiente stabile di autoalimentazione per l’elettrocromismo. Non solo. La finestra integra anche una pellicola di ossido di titanio (TiO2) come elettrodo ausiliario con ottime proprietà di accumulo energetico. Questo film di nanoparticelle funge, infatti, da strato di accumulo di ioni grazie alla sua buona capacità di bilanciamento della carica e all’elevata trasmittanza. Testata in condizioni di illuminazione standard, la finestra fotovoltaica in kesterite ha mostrato un consumo energetico di 318,3 mWh/m2 e un’efficienza complessiva del 2,15%. Secondo gli scienziati questi valori sono comparabili con quelli degli odierni vetri solari. Inoltre ha offerto un’eccellente modulazione ottica (56,0% a 550 nm) e una rapida velocità di colorazione (17 s).