Di pannelli solari ormai hanno sentito parlare tutti almeno una volta, anche quelli che non sono particolarmente esperti di sostenibilità. Negli ultimi anni, ad ogni, si è iniziato a parlare sempre più spesso anche di un’altra soluzione, altrettanto valida, cioè del fotovoltaico organico. Vediamo insieme qui di seguito più nel dettaglio di cosa si tratta.
Indice contenuti
- Cosa si intende per fotovoltaico organico
- Una soluzione potenzialmente valida
- Le aree di miglioramento
- Nuovi materiali per prestazioni migliori
- Strati di contatto innovativi
- Limitare il deterioramento dei materiali
- Comprendere il trasferimento dell’energia
- Pannelli per edilizia e agrivoltaico
Cosa si intende per fotovoltaico organico
La comunità scientifica conosce questa opzione anche con un altro nome, ovvero OPV (dall’inglese organic photovoltaic), anche se va detto che per ora questa risorsa per la produzione di energia rinnovabile resta relegata ad un ambito meramente sperimentale (pur molto promettente in un futuro prossimo).
In queste celle fotovoltaiche, a differenza di quelle solari tradizionali composte da cristalli di silicio come elemento assorbente, troviamo un polimero o una piccola molecola realizzata con materiali a base di carbonio e componenti elettronici organici. Questa scelta consente di creare celle solari estremamente leggere, flessibili e con film sottili. Grazie a questa struttura, inoltre, le celle solari organiche sono molto più durevoli e in grado di coprire superfici molto più ampie rispetto alle celle solari convenzionali.
Le celle fotovoltaiche organiche sono composte da strati che includono, più nello specifico:
- Un rivestimento antiriflesso;
- Un contatto a griglia;
- Un ossido conduttore trasparente;
- Un elemento di giunzione;
- Un assorbitore e un contatto posteriore.
Una soluzione potenzialmente valida
Considerata da molti un’alternativa validissima al fotovoltaico tradizionale, il fotovoltaico organico presenta indubbiamente enormi potenzialità. L’OPV è una tecnologia caratterizzata da un miglioramento continuo dell’efficienza delle celle (attualmente certificata al 18,2%) e da una durata operativa molto promettente (superiore a 10 anni senza incapsulamento). Vanta inoltre un notevole potenziale per la produzione su larga scala grazie al processo roll-to-roll, che utilizza la cosiddetta lavorazione in soluzione. Il fotovoltaico integrato negli edifici può inoltre trarre grande vantaggio dall’OPV, poiché offre la possibilità di creare assorbitori in vari colori e dispositivi trasparenti ed efficienti.
Questo strumento di produzione di energia pulita presenta inoltre molti altri aspetti positivi. Ad esempio, la vasta scelta di materiali organici che possono essere progettati e sintetizzati per l’assorbitore, l’accettore e le interfacce. Tuttavia, va detto che si sta cercando di migliorare costantemente l’efficienza e la durata dei moduli su superfici estese: per raggiungere questo obiettivo, occorre approfondire la comprensione dei meccanismi di funzionamento dei dispositivi, compresi i processi di separazione della carica, i meccanismi di trasporto, la fisica dei dispositivi e gli effetti delle interfacce. Con il passare del tempo, una maggior comprensione di questi sistemi consentirà di sviluppare architetture di dispositivi più stabili ed efficienti, utilizzando materiali con un miglior allineamento dei livelli energetici, una risposta spettrale più efficace e superiori proprietà di trasporto.
Le aree di miglioramento
Come anticipato, il fotovoltaico organico è tuttora in fase di perfezionamento. Le aziende produttrici di questo tipo di celle innovative stanno infatti ancora lavorando su alcuni aspetti per riuscire a perfezionare il loro funzionamento e renderle ancora più performanti ed efficienti. Vediamo quali sono gli elementi sui quali si stanno ancora effettuando ricerche.
Nuovi materiali per prestazioni migliori
Si sta lavorando per creare materiali migliori che rendano le celle solari più efficienti e durature, cercando di aumentare la loro capacità di generare energia e di resistere agli effetti negativi legati all’esposizione prolungata alla luce solare.
Strati di contatto innovativi
Gli esperti del settore stanno cercando di combinare diverse tecniche per sviluppare materiali che migliorino il funzionamento delle celle solari e ne allunghino la vita. L’obiettivo è creare componenti che facilitino il movimento dell’energia all’interno del dispositivo.
Limitare il deterioramento dei materiali
La speranza dei progettisti è la possibilità di identificare i migliori materiali e metodi per costruire le celle solari in modo che si deteriorino meno nel tempo. Sono tra l’altro stati già sviluppati dei sistemi che permettono di testare quanto durano i dispositivi in diverse condizioni, come la luce intensa o le variazioni di temperatura. Questo può aiutare le aziende produttrici a capire meglio come allungare il ciclo di vita delle celle.
Comprendere il trasferimento di energia
Studiando le modalità con cui l’energia si sposta tra diversi materiali nelle celle solari, come i polimeri speciali e altre molecole, si potranno comprendere meglio determinati processi e trovare modi per renderli ancor più efficienti.
Pannelli per edilizia e agrivoltaico
Risulta dunque evidente come il fotovoltaico organico (OPV) offra vantaggi indubbi sia per l’edilizia che per l’agrivoltaico. Questa tecnologia dà infatti vita a pannelli flessibili e personalizzabili, permettendo un’integrazione armoniosa in facciate e superfici curve. Inoltre, funziona bene anche in condizioni di bassa illuminazione, il che ne aumenta l’efficienza. La leggerezza di questi particolari pannelli consente costi di installazione ridotti, poiché richiedono meno rinforzi strutturali. Infine, la versatilità estetica dei pannelli li rende adatti sia a design moderni che a edifici storici.
Nel settore agrivoltaico, in aggiunta, l’OPV si dimostra compatibile con l’agricoltura grazie alla sua capacità di offrire pannelli semitrasparenti, che non bloccano completamente la luce e favoriscono la crescita delle piante. Infine, questi pannelli proteggono anche le colture dagli eventi atmosferici avversi come grandinate o tempeste.
