Gli ultimi progressi nel campo dei pannelli solari invisibili
(Rinnovabili.it) – I pannelli solari trasparenti rappresentano uno degli elementi più ricercati nell’integrazione fotovoltaica in edilizia. Ma l’ambiente costruito non il solo ad essere interessato al fv invisibile: anche l’elettronica di consumo e il mondo della sensoristica cerca soluzioni energetiche funzionali quanto discrete. Per un perfetto connubio tuttavia non basta che le celle solari siano trasparenti, devono poter essere anche flessibili ed elastiche per potersi adattare a qualsiasi substrato, dalle finestre ai disposti indossabili.
Cugina alla lontana dei moduli fotovoltaici semi opachi (di cui ne ricalca la mission stravolgendo però design e funzionamento), la tecnologia dei pannelli solari trasparenti ha raggiunto i primi risultati importanti nel 2013. In quell’anno infatti un gruppo di ricercatori del MIT ha realizzato il primo sistema in grado di produrre energia elettrica dal sole e nel contempo di far passare più del 70 per cento della luce visibile. L’efficienza era, ovviamente, molto bassa (appena il 2 per cento), ma gli scienziati hanno aperto la strada ad un nuovo design funzionale per il fotovoltaico “invisibile” (leggi anche Fotovoltaico trasparente: a che punto siamo?).
Dal 2013 a oggi, la ricerca ha compiuto diversi passi avanti, l’ultimo dei quali arriva dall’Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia di Ulsan (chiamato semplicemente UNIST), in Corea del Sud. Qui un gruppo di ingegneri ha finalmente regalato ai pannelli solari trasparenti la caratteristica tanto attesa: la flessibilità (leggi anche Moduli solari elastici in silicio, l’innovazione firmata KAUST).
Il segreto sta nel design delle celle. Il team ha realizzato una struttura composta da minuscoli fili di silicio, su scala nanometrica, incorporati in un materiale polimerico elastico. Il polimero in questione non solo può essere allungato ma è anche in grado di fa passare la maggiorare della luce visibile, controllando e riflettendo invece le lunghezze d’onda utili ai microfili in silicio. Quest’ultimi sono stati disposti a precisi intervalli per mantenere la trasparenza complessiva della cella e sono stati dotati di una punta inclinata che migliora lo sfruttamento della luce riflessa
Pannelli solari trasparenti, basta vetri e substrati rigidi
“Si tratta di un nuovo tentativo di applicare i risultati dell’analisi del meccanismo teorico di assorbimento della luce allo sviluppo di celle solari trasparenti ad alte prestazioni”, afferma Sung Bum Kang, primo autore dello studio. “Pertanto, questa sorta struttura di riciclaggio ha aumentato l’efficienza dell’intera cella solare”.
Come spiega il professor Kyoung Jin Choi della School of Materials Science and Engineering presso l’UNIST i pannelli solari trasparenti, attualmente esistenti, sono fabbricati su substrati di vetro rigido, “quindi il loro campo di applicazione è limitato”. Inoltre “la nuova unità dovrebbe mantenere la sua efficienza (oggi è di circa l’8 per cento ma il team intende migliorarla) anche dopo dozzine di test di flessione, con la possibilità di essere applicata ad un’ampia gamma di edifici, vetri per veicoli e dispositivi elettronici portatili”. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Light: Science and Application (testo in inglese). Va chiarito un aspetto fondamentale: il fotovoltaico trasparente non sarà mai efficiente come la tecnologia tradizionale e le controparti opache. Attualmente uno dei valori più alti raggiunti nella trasformazione della luce incidente in elettricità è di appena il 12 per cento; tuttavia queste celle hanno ancora un ampio spazio di miglioramento e la bassa resa è compensata da un potenziale d’applicazione molto maggiore.
Lo studio dell’UNIST è stato supportato dal programma di ricerca del National Research Foundation (NRF).
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