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MONDOCelle solari trasparenti che durano 30 anni

04.10.21 - 10:28
Dotate di una buona efficienza si potranno integrare in vetrate e infissi per trasformare le case in centrali elettriche
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Celle solari trasparenti che durano 30 anni
Dotate di una buona efficienza si potranno integrare in vetrate e infissi per trasformare le case in centrali elettriche

Un team di ricercatori internazionali ha sviluppato un innovativo design di celle solari trasparenti che coniuga elevata efficienza con una durata stimata in circa 30 anni. Queste celle potranno finalmente spianare la strada a finestre fotovoltaiche di ultima generazione in grado di fornire energia solare e, quindi, di trasformare le case in vere e proprie centrali elettriche.
Gli scienziati impegnati nel settore fotovoltaico stanno lavorando da anni nel tentativo di trovare un compromesso tra efficienza e opacità dei materiali affinché si riesca a realizzare delle celle solari da integrare in vetrate e infissi, senza però compromettere l’illuminazione interna degli appartamenti. Come è noto il silicio, il materiale oggi più efficiente ed adoperato, non consente di avere pannelli solari trasparenti.
Una delle soluzioni migliori dal punto di vista ottico è rappresentata dai materiali organici o a base di carbonio che, in confronto al silicio, offrono diversi gradi di trasparenza e un costo notevolmente ridotto. Il problema è che i semiconduttori organici con la resa maggiore sono anche quelli che si degradano prima. In effetti, le celle solari trasparenti realizzate con questi composti, generalmente conosciuti come “accettori non-fullerenici”, possono arrivare ad avere un’efficienza simile a quelle in silicio (circa 18%) ma durano poco.
Tale problema è stato risolto da un team composto da scienziati dell’Università del Michigan, della North Carolina State University, della Tianjin University e della Zhejiang University. I ricercatori, analizzando la natura del degrado di tali celle solari, hanno scoperto come proteggerle. In particolare, hanno bloccato i raggi UV aggiungendo sul lato del vetro rivolto verso il sole uno strato di ossido di zinco, un comune ingrediente presente nelle creme solari. Dato che questo elemento mette a rischio la fragile struttura dell’assorbitore organico di luce, hanno inserito un materiale tampone a base di carbonio chiamato IC-SAM e, quindi, hanno protetto il lato opposto con un altro strato tampone a base di fullerene (C70).
Il team ha infine testato la capacità di difesa delle nuove celle trasparenti sottoponendole a diverse intensità di luce solare simulata, da 1 sole fino a 27 soli e temperature fino a 150 gradi Fahrenheit. Studiando il grado di decadimento di tali prestazioni in queste condizioni, gli scienziati hanno calcolato che le celle solari trasparenti funzionerebbero ancora all’80% di efficienza anche dopo 30 anni. Come modulo, invece, sono riusciti ad ottenere un livello di trasparenza del 40%, sicuri di potersi avvicinare anche al 60% e di elevare la resa sopra il 15%.
«L’energia solare è la forma di energia più economica che l’umanità abbia mai prodotto dalla rivoluzione industriale. Con questi dispositivi trasparenti utilizzati sulle finestre un edificio potrà diventare una centrale elettrica», ha dichiarato Stephen Forrest, professore di ingegneria elettrica presso l’Università del Michigan. La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications.

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