Metti il mirtillo nel pannello

Finestre, personal computer, carrozzerie di auto, facciate d’edifici e qualsiasi altro oggetto che sia esposto al Sole potrebbe diventare, in un futuro
prossimo, un sistema per produrre elettricità. È questo lo scenario che potremmo trovarci vivere quando giungerà a maturità la prossima generazione di fotovoltaico, la terza, in cui quello a base organica gioca un ruolo di primo piano. Questo tipo di tecnologia comprende tutte le celle solari che utilizzano sostanze a base organica al posto del silicio per produrre l’effetto fotovoltaico. Si tratta di tecnologie che secondo le sostanze e le tecnologie impiegate possiedono un’efficienza di conversione tra l’1 e il 12%, ma la vera differenza tra il silicio e l’organico risiede da un lato nella radicale diversità nel processo di realizzazione e dall’altro nelle potenzialità delle nuove celle che potranno essere impiegate in un vasto campo d’applicazione. «Le celle solari polimeriche hanno i vantaggi dei materiali liquidi. Si tratta di materiali che possono essere sciolti nei solventi ed essere spruzzati sulle superfici. – afferma Harald Hoppe, docente del Politecnico di Ilmenau in Germania – è una caratteristica che consente l’utilizzo di ogni tipo di tecnologia di stampa e ciò è vantaggioso, sia per i processi produttivi, sia per abbassare i prezzi di queste tipologie di celle». Inoltre i materiali impiegati nelle celle fotovoltaiche organiche non devono essere trattati ad alte temperature, come succede al silicio, e possono essere sintetizzati con processi tecnologici semplici. Quindi l’intero processo risulta essere molto meno energivoro, cosa che contribuirà ad abbassare il prezzo dei pannelli, ma è sulle applicazioni che si giocherà la competitività delle nuove celle solari. «Possiamo pensare ad applicazioni dove è richiesta la lessibilità dei pannelli, oppure a impieghi dove un lato del pannello è utilizzato come schermo di un Pc, mentre la luce che lo colpisce dall’altra parte genera l’elettricità. – afferma Barry P.Rand ricercatore dell’Imec in Belgio, dove hanno realizzato il primo microprocessore a semiconduttori organici su film plastico flessibile. - Questi progetti devono essere portati avanti da molte industrie in campi diversi, affinché si producano nuovi prodotti. Si può anche pensare, inoltre, a utilizzi originali in architettura perché questi materiali sono esteticamente gradevoli e di colori diversi, come il rosso, il blu e il giallo. Infine si possono utilizzare come vetri, visto che sono semitrasparenti unendo l’estetica alla produzione energetica».

Varietà di celle

Alcuni centri di ricerca studiano le celle solari Dyesensitized Solar Cell, (DSC) che sono composte da un pigmento, dall’ossido di titanio e da un elettrolita, altri ricercatori seguono la strada delle celle totalmente organiche, mentre altri ancora puntano su quelle ibride, nelle quali componenti organici e inorganici lavorano assieme. La differenza risiede nel rendimento, poiché nel caso di celle totalmente organiche il rendimento è dell’1-2% e sale, con i pigmenti di sintesi che sono ottimizzati, al 12%. Uno dei punti d’eccedenza a livello mondiale della ricerca si trova a Roma presso l’Università Tor Vergata ed è il CHOSE, (Polo per il solare organico) dove i ricercatori si stanno concentrando sulle celle solari organiche sensibilizzate a colorante chiamate “di Graetzel” nelle quali sono presenti diversi materiali. Il biossido di Titanio è la sostanza deputata a formare una struttura porosa nella quale si inserisce il componente organico, pigmento, responsabile della foto-generazione elettrica, mentre l’ossido di Stagno, che viene deposto sul vetro è il conduttore utilizzato per trasportare la carica elettrica.

Efficienza al lavoro

Il punto d’arrivo a breve sarà un’efficienza inferiore del 30% rispetto al silicio, ma con costi molto inferiori. «In realtà se spostiamo il calcolo dell’efficienza dal watt di picco, alla produttività media annuale la differenza tra il fotovoltaico organico e il silicio tradizionale si riduce. – afferma Aldo di Carlo, co-direttore del CHOSE – Le celle fotovoltaiche che stiamo realizzando lavorano bene anche in condizioni di cielo coperto, dove la componente di luce diffusa è alta e possiedono, inoltre, una minor dipendenza dall’inclinazione dei raggi del sole rispetto al silicio». La produttività elettrica su base annua dell’organico sarà quindi pari a quella dei pannelli fotovoltaici al silicio ora in commercio, ma la filiera produttiva sarà molto meno complessa poiché saranno utilizzati metodi di “stampa” dei moduli fotovoltaici simili a quelli tipografici, utilizzando sistemi a nastro o a rullo, cosa che dovrebbe portare il costo delle celle DSC commerciali a meno di un euro per Wp». Sul fronte della durata delle celle fotovoltaiche a base organica sembra che questo fattore non sia un problema. «Per quanto riguarda la durata delle celle fotovoltaiche organiche, – continua Di Carlo – le prove di caratterizzazione che abbiamo effettuato ci danno risultati simili al silicio». Il problema in realtà non è la durata della componente elettrica delle celle, ma quella del supporto. Utilizzando come supporto il vetro infatti la durata è simile a quella del silicio, ma le cose cambiano se si utilizza un supporto plastico che per sua natura ha una certa porosità. Per le nuove celle saranno quindi necessarie ricerche che puntino non solo sull’aspetto elettrico, ma anche su quello dei materiali.