La ricerca nel campo delle energie rinnovabili ha introdotto un’interessante novità: dal Giappone arriva la prima pellicola fotovoltaica organica super sottile e resistente all’acqua.
Sottilissime celle solari di natura organica che possono essere utilizzate quasi come un tessuto, adattandosi e resistendo ai lavaggi e alle piegature senza perdere in efficienza. È forse questo il primo passo per la produzione dei nuovi indumenti tecnologici?
Come incide il fotovoltaico sull’innovazione: dalla mobilità ai nuovi edifici
Il fotovoltaico organico- che a breve spiegheremo- rappresenta una delle ultime innovazioni nell’ambito degli studi sulle energie rinnovabili. Dopo i recenti accordi del G7 e il rinnovato impegno nella lotta ai cambiamenti climatici, il fotovoltaico è diventato grande protagonista di numerosi progetti.
Basti pensare al settore della mobilità elettrica, nel quale i pannelli solari giocano un ruolo essenziale sia per quanto concerne le colonnine a ricarica fotovoltaica, sia sull’installazione di wall box domestiche per la ricarica della propria auto elettrica. In tal senso, la crescente diffusione dei servizi collegati alla mobilità elettrica è strettamente connessa ai passi in avanti compiuti sul fronte delle rinnovabili- in generale- e del fotovoltaico in particolare. Non sembra poi così lontana, dunque, la commercializzazione di un’auto elettrica alimentata a energia solare.
Il fotovoltaico, infine, trova ampio utilizzo anche nella progettazione degli “edifici sostenibili“: basti pensare al recentissimo impiego dei vetri fotovoltaici, ben al di là dei più classici pannelli installati sui tetti di molte “case green” d’Italia.
Il futuro del fotovoltaico in Italia in 3 progetti
Ecco 3 progetti, tutti italiani, che dimostrano quanto sia sentita l’esigenza di puntare sulle fonti alternative nel nostro Paese:
- Trentino Alto Adige: questa Regione è leader incontrastata nella transizione elettrica. Grazie al fotovoltaico ha prodotto più del 360% di energia pulita dal 2021;
- Friuli Venezia Giulia: la “rivoluzione verde” in questo caso è capitanata- è proprio il caso di dirlo- dallo Stadio dell’Udinese nel quale è prevista l’installazione di 2.409 pannelli solari su una superficie di oltre 4.600 metri quadri. La disposizione di questi pannelli ad alta efficienza seguirà l’architettura originale dello stadio. Ma l’installazione di un parco batterie di accumulo da 330 kW permetterà di ottimizzare l’energia prodotta garantendo un approvvigionamento costante;
- Sicilia: entro il 2025 qui sorgerà il parco solare più grande d’Italia. Con 425.000 moduli fotovoltaici e una capacità di 245 MW fornirà energia elettrica sufficiente per 140.000 famiglie italiane.
Il progetto della pellicola fotovoltaica organica impermeabile
Veniamo ora al nuovissimo progetto della pellicola fotovoltaica impermeabile. Al centro di ricerche giapponese RIKEN per le Scienze della Materia Emergente- che ha svolto le ricerche in collaborazione con l’Università di Tokyo e la Huazhong University of Science and Technology in Cina– si festeggia un’importante innovazione: dopo svariati test è stata realizzata la prima pellicola fotovoltaica organica estremamente sottile e completamente impermeabile.
Si tratta di un film con caratteristiche incredibili: può essere infatti piegato, tirato e lavato come fosse un normale tessuto. Assicura le prestazioni di una cella fotovoltaica unite alla grande leggerezza e alla massima flessibilità.
La sensazionale ricerca è stata pubblicata su Nature Communications e segna un importante traguardo nello sviluppo di nuovi tessuti e materiali e nella futura applicazione di questa pellicola in svariati settori.
Come è stata realizzata la pellicola fotovoltaica
Le celle fotovoltaiche organiche sono realizzate utilizzando come materiale attivo il carbonio e possono essere così costruite in laboratorio, senza sfruttare il silicio.
Sono composte da diversi strati di materiale e, fino a ora, per garantirne l’impermeabilità dovevano essere rivestite con un ulteriore strato spesso e rigido, che rendeva però la cella stessa poco malleabile.
La ricerca del gruppo giapponese si è concentrata sul punto debole del progetto, cioè l’adesione tra l’interfaccia dello strato attivo e dell’anodo. La novità sta nell’essere riusciti a collocare lo strato anodico- composto da un elettrodo d’argento- a stretto contatto con lo strato attivo.
In questo modo è stato possibile inserire le celle solari organiche in una pellicola spessa solo 3 micrometri e procedere con uno speciale processo di ricottura termica grazie all’esposizione a una temperatura di 85° per 24 ore.
Per valutare poi l’effettiva impermeabilità della pellicola i ricercatori hanno effettuato diversi test:
- L’immersione in acqua per quattro ore, con un risultato di efficienza dell’89%;
- Un test di allungamento del 30% per 300 volte sotto l’acqua, con una riduzione minima delle prestazioni e un’efficienza del 96%;
- Un impegnativo ciclo in lavatrice che però non ha lasciato traccia nella funzionalità del materiale.
La pellicola ha superato brillantemente le prove comportandosi molto bene e aprendo la via a nuove sperimentazioni e possibili applicazioni.
Verso il fotovoltaico da indossare?
Gli utilizzi di una simile tecnologia sono molteplici: pensiamo alla realizzazione di tessuti e materiali tecnologicamente avanzati e alla costruzione di dispositivi personali e indossabili nella vita quotidiana.
Potrebbe essere utilizzata anche in ambito medico, come già accaduto nel caso della batteria commestibile: un’invenzione italiana premiata dal Time che ha reso possibile la realizzazione di dispositivi elettronici edibili.
La pellicola fotovoltaica organica impermeabile e “superflessibile” sarà progressivamente sempre più in grado di resistere alle sollecitazioni meccanico-fisiche richieste per la creazione di dispositivi indossabili- wearable technology- rendendo i tessuti pratici e funzionali. Anche perché, proprio grazie alle celle fotovoltaiche, questi dispositivi non avranno più bisogno della sostituzione delle batterie.
