Vernice Fotovoltaica Dipingere le facciate per Produrre Energia

La ricerca di nuovi materiali e tecniche su scala nanometrica ha portato allo sviluppo di tecnologie fotovoltaiche di terza generazione le cui proprietà sono particolarmente interessanti nel mercato delle soluzioni integrate architettonicamente. Tra queste, particolarmente evidente è la tecnologia allo stato solido delle celle solari sensibilizzate con colorante, in poche parole di una vernice fotovoltaica.

Gli edifici di un futuro prossimo quindi non saranno tappezzati di ingombranti pannelli fotovoltaici in silicio ma rivestiti di una vernice in grado di assorbire l’energia solare e di trasformarla in preziosa corrente elettrica.

Per il momento si tratta di ricerche ed esperimenti condotti in laboratorio. L’ultima ricerca è stata recentemente pubblicata sul Journal of American Chemical Society , viene sottolineata l’importanza dei monostrato dicalcogenuri , materiali bidimensionali sottilissimi che se combinati con altri composti organici sono in grado di liberare elettroni che danno vita a cariche elettriche.

Ciò potrebbe consentire alle persone di produrre pannelli fotovoltaici utilizzando una stampante – o anche dipingendone uno su una parete utilizzando una vernice speciale – il tutto utilizzando un materiale più facile da produrre e che potrebbe rivelarsi più economico del silicio.

Se si potesse fare potremmo davvero ridurre i costi di un sistema solare perché non è necessaria una macchina costosa per produrre questo tipo di pannello . Soprattutto si potrebbero sfruttare facciate, piazzole, panchine. vetri, insomma qualsiasi superficie colpita dai raggi del sole sarebbe utile per produrre energia.

Il solare fotovoltaico tradizionale ha visto un incredibile calo dei prezzi negli ultimi dieci anni. I prezzi dei pannelli fotovoltaici sono scesi costantemente, oggi in Italia un sistema da 3Kwp chiavi in mano costa meno di 6000 euro.

La vernice fotovoltaica renderebbe il solare-fotovoltaico più economico e più facile da installare. Immagina il costruttore di casa del futuro che pianifica una proprietà, rendendosi conto che può aggiungere un muro di raccolta solare sul lato della casa per un piccolo costo aggiuntivo. Sarebbe fantastico vero?

Espandiamo questa logica e i lati altrimenti sterili di enormi edifici che potrebbero sfruttare la loro superficie per produrre energia in modo pulito. Senza parlare dell’ integrazione architettonica. Ci sono già soluzioni che si integrano con i tetti degli edifici, pensiamo alle tegole fotovoltaiche oppure ai pannelli solari a film sottile, ma con la vernice solare la cosa diventerebbe praticamente invisibile.

 

Quando si arriverà a poter utilizzare la vernice solare?

ll team dei ricercatori autori della ricerca presso l’Università del Kansas si è concentrato sul far funzionare meglio i semiconduttori organici. Potrebbe essere un’alternativa promettente ai pannelli a base di silicio, il materiale normalmente utilizzato per produrre celle solari che si usano attualmente.

I due gruppi di ricerca dell’università hanno esaminato il disolfuro di molibdeno, un semiconduttore bidimensionale, per vedere se ciò potesse risolvere il problema. Hanno scoperto che uno strato atomico del materiale crea più elettroni “liberi” che non rimangono legati alle loro coppie mancanti. Ciò consente loro di muoversi liberamente attraverso il materiale. Questa svolta è fondamentale per far funzionare un pannello solare , che utilizza la luce solare per far rimbalzare gli elettroni che possono quindi essere inseriti in un circuito per generare elettricità.

Il gruppo di ricerca si è concentrato solo sul lato fisico del problema e spetterà ad altri studiosi portarlo a uno stato più commerciabile. Tuttavia, è positivo riguardo al suo potenziale a lungo termine.

“L’efficienza ideale sta iniziando ad avvicinarsi“, dice Wui Chan, il professore associato dei fisica dell’ Università del Kansas e co autore della ricerca. “Le normali celle a base di silicio cristallino hanno un rendimento di circa il 20 percento, anche meno. Per i materiali organici, i più efficienti possono raggiungere circa il 15 percento. Ciò significa che al momento non generano abbastanza energia quanto i pannelli normali, ma il futuro non è troppo lontano“.

C’è da tener conto che se da una parte è vero che l’efficienza è minore, dall’ altra le superfici sfruttabili saranno molte di piú. Anche la facciata verticale di un edificio potrebbe diventare utile per produrre energia elettrica.

Le altre questioni rimaste da risolvere includono la stabilità a lungo termine, poiché i pannelli o comunque le facciate trattate con la vernice fotovoltaica dovrebbero durare decenni. Ma se raggiunge un livello in cui l’efficienza è elevata, la stabilità è garantita e il prodotto è commercializzabile, potrebbe portare a prezzi più bassi.

Un’altro componente potrebbe essere utile per creare la cosiddetta pittura fotovoltaica. Si tratta della perovskite, un minerale che si trova in natura e che potrebbe essere sfruttato per produrre energia elettrica dal sole utilizzando vernice liquida come MOSTRA QUESTA RICERCA

Il potenziale della perovskite per celle solari è stato scoperto nel 2006 da ricercatori giapponesi. Ma poiché la sua struttura era poco compresa e dato che l’industria aveva iniziato a sfruttare da tempo il silicio per creare elettricità solare, la perovskite è stata ampiamente ignorata, secondo Tsutomu Miyasaka, che per primo ha suggerito la sua utilità. La nuova tecnologia è sviluppata attraverso celle solari perovskite basate su alogenuri organometali in celle solari sensibili alla tintura. In una struttura di celle solari sensibilizzata ai coloranti a base di liquido, l’adsorbimento della perovskite di alogenuro di piombo di metilammonio su una superficie di TiO2 nanocristallina produce una fotocorrente con un’efficienza di conversione di potenza (PCE) di circa il 3-4%, come scoperto per la prima volta nel 2009.

Il PCE è stato raddoppiato dopo due anni ottimizzando le condizioni di rivestimento della perovskite. Tuttavia, la cella solare a base di perovskite a base liquida ha ricevuto scarsa attenzione a causa di problemi di stabilità. Tali problemi sono stati risolti nel 2012, con lo sviluppo di una cella solare perovskite a lungo termine, stabile e ad alta efficienza (fino al 10 percento), che sostituisce il conduttore a foro solido con un elettrolita liquido. La grande svolta ha spinto gli scienziati a sperimentare la perovskite con crescente entusiasmo.