Pannelli fotovoltaici al grafene: finestre come pannelli solari

Le finestre come pannelli solari low cost

Negli ultimi anni sono state numerose le ricerche svolte per scoprire come produrre energia elettrica da fonti rinnovabili e l’Italia ha svolto un ruolo di primo piano nello studio di nuove tecnologie.

Considerata la quantità di luce solare che attraversa i vetri delle finestre, l’idea di cercare di immagazzinarla per sfruttarne l’energia non è nuova.

Il problema è che gli infissi devono anche svolgere uno dei loro compiti principali, ovvero far passare la luce per illuminare gli ambienti, per cui la necessità era quella di trovare un materiale in grado di non bloccare il percorso della radiazione luminosa, ma al tempo stesso di produrre energia pulita, come avviene con le celle fotovoltaiche tradizionali. Insomma, serviva un materiale “intelligente”.

Ebbene, un’equipe di ricerca tutta italiana è riuscita nell’intento.

Pannelli fotovoltaici al grafene made in Italy

Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Nanoscale, è frutto della collaborazione tra il gruppo di ricerca dei Graphene Labs dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, guidato da Francesco Bonaccorso e del Polo Solare Organico Regione Lazio (CHOSE) dell’Università di Roma Tor Vergata guidato da Aldo Di Carlo. La tecnologia è stata sviluppata nell’ambito della Graphene Flagship, un progetto nel quale l’Unione Europea ha investito 1 miliardo di euro per 10 anni.

I ricercatori hanno messo a punto un modulo solare al grafene di circa 50 centimetri quadrati, il più grande mai realizzato con questo nuovo materiale.
Il prototipo realizzato si basa sulla tecnologia dye – sensitized solar cell (DSSC), già usata per i pannelli tradizionali, ma la novità consiste nel sostituire al platino il grafene.

La DSSC è una tecnologia che stanno impiegando scienziati di tutto il mondo e che viene considerata una sorta di “terra promessa” del settore. Proprio di recente, ad esempio, alcuni ricercatori cinesi la stanno utilizzando per realizzare pannelli fotovoltaici in grado di produrre energia anche quando piove.

Il grafene è un materiale sottilissimo (ha lo spessore di un atomo di carbonio) derivato dalla grafite e dotato di una grandissima capacità di assorbimento della luce solare; è più resistente dell’acciaio ma anche flessibile, è trasparente e leggerissimo.
Per questi motivi, è considerato il materiale del futuro ed è da tempo studiato per essere sfruttato per realizzare pannelli in grado di catturare luce e calore.

La soluzione trovata dagli scienziati italiani abbatte il costo dei materiali di ben 10.000 volte, visto che il grafene è molto meno costoso del platino, mantenendo però rese energetiche paragonabili a quelle ottenute con il platino.

Il grafene, in forma di inchiostro, è stato applicato ai pannelli attraverso uno spray, un metodo facilmente replicabile anche su scala industriale, quindi senza richiedere significativi investimenti per realizzare nuove macchine o infrastrutture.
Con qualche ulteriore modifica si prevede di migliorare ancora di più le rese energetiche, pur mantenendo i costi molto bassi.

Infatti, per il momento per il prototipo messo a punto è stato utilizzato un elettrolita (iodo – ioduro) ideale per il platino ma non per il grafene.
Mettendo a punto un elettrolita specifico per il grafene invece si potrebbero drasticamente migliorare le performance energetiche.

Le finestre equipaggiate con i nuovi pannelli fotovoltaici al grafene potranno quindi superare uno dei problemi principali della tecnologia fotovoltaica, quello estetico.
Infatti i pannelli sono semitrasparenti e del tutto simili ai vetri di una normale finestra, per cui potrebbero essere utilizzati per gli infissi di un appartamento, consentendo di illuminarlo adeguatamente e, al contempo, di produrre energia elettrica sufficiente per i consumi di una famiglia media.

La scoperta consentirebbe così un ottimo risparmio economico per i consumi energetici, soprattutto durante il periodo estivo.

Il prototipo realizzato dal team di ricercatori potrà essere ammirato dal vivo durante la prossima edizione di Technology Hub, l’evento professionale delle tecnologie innovative per il futuro che si svolgerà a Milano dal 7 al 9 giugno prossimi.