Pannelli fotovoltaici che cambiano colore, per le finestre solari

Un team del CEA, in collaborazione con l’Università Pablo de Olavide e la società svizzera Solaronix, ha inventato una nuova famiglia di coloranti fotocromatici adatti al fotovoltaico. Il risultato di questo lavoro apre la strada a vetri solari la cui trasparenza si adatta alla luce in maniera intelligente.

Pannelli fotovoltaici fotocromatici
Le celle solari fotocromatiche cambiano da giallo chiaro a arancione, rosso o persino verde scuro in piena luce, aumentando al contempo la loro efficienza fotovoltaica. Credits: IRIG / CEA

Creati mini pannelli fotovoltaici capaci di autoregolare la propria trasparenza

(Rinnovabili.it) – Il mondo delle smart window ha da oggi “un alleato” in più. Sono i nuovi pannelli fotovoltaici fotocromatici creati dall’Istituto di ricerca interdisciplinare di Grenoble (della francese CEA), in collaborazione con l’Università spagnola Pablo de Olavide e la start-up svizzera Solaronix. Il team ha inventato alcuni coloranti in grado sia di cambiare tinta a seconda dell’incidenza della luce, che di fungere da strato attivo nelle celle solari. Una qualità che li rende preziosi elementi per realizzazione di finestre produttrici di energia.

Una delle tecnologie più indagate in questo campo è il fotovoltaico semi-trasparente: le celle solari permettono di catturare l’energia senza bloccare completamente il passaggio della luce. C’è però un problema, come spiegano gli scienziati nell’articolo su Nature Energy (testo in inglese). “Il fotovoltaico semitrasparente consente la produzione di celle solari con una trasmissione ottica che viene fissata durante la loro fabbricazione, attraverso un compromesso fisso tra trasparenza ed efficienza”. Tuttavia, per l’integrazione in edilizia, le unità dovrebbero generare elettricità offrendo idealmente agli utenti la possibilità di autoregolare la trasmissione luminosa in base all’intensità della luce durante il giorno.

Il gruppo è riuscito a raggiungere questo compromesso con i nuovi pannelli fotovoltaici fotocromatci a base di colorante difenil-naftopirano. Esattamente come avviene con gli occhiali fotocromatici, i dispositivi realizzati dai ricercatori si scuriscono in presenza di una forte luce e tornano chiari non appena l’intensità del sole diminuisce. Il punto di svolta consistente nell’esser riusciti a conciliare il fotocromatismo e l’effetto fotovoltaico.

Il funzionamento è semplice: al buio il colorante è quasi trasparente e inattivo; sotto la luce vira dal giallo all’arancio, rosso o verde scuro, iniziando a produrre energia elettrica. “Per lo sviluppo di finestre fotovoltaiche intelligenti e la loro massiccia integrazione negli edifici, le proprietà ottiche variabili e autoadattabili sarebbero molto preziose”, afferma il documento di ricerca. “L’obiettivo finale è realizzare celle capaci di regolare il loro assorbimento sotto un’illuminazione più intensa per produrre energia senza alcuna manipolazione esterna”.

Il prototipo realizzato ha una superficie attiva di 14 centimetri quadrati e, dopo aver raggiunta la piena colorazione, mostra una potenza 32,5 mW e un’efficienza di conversione fino al 4,17%. I valori sono ancora molto contenuti ma lo studio è solo all’inizio e il fotovoltaico organico continua ad essere una scommessa interessante grazie ai costi di produzione significativamente bassi.

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“Anche i primi risultati in termini di stabilità sono molto incoraggianti (almeno 50 giorni senza incapsulamento, vale a dire senza alcuna protezione sulla cellula)”, scrive l’istinto francese. “Resta quindi da ottimizzare la stabilità di queste celle e le velocità di transizione tra bassa e alta luminosità”.

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