Celle solari economiche, flessibili e indossabili

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perovskite_polimiLe celle solari a base di alogenuri organometallici a struttura perovskitica (le cosiddette perovskite solar cells) sono considerate una delle tecnologie fotovoltaiche più promettenti per rispondere alle sfide imposte dalla crescente necessità di ricorrere all’utilizzo di fonti rinnovabili per la generazione di energia elettrica attraverso l’uso di materiali facilmente processabili da soluzione. Rispetto alle convenzionali celle a base di silicio cristallino, questi sistemi prospettano una riduzione dei costi energetici ed economici per la loro fabbricazione grazie alla possibilità di impiegare tecnologie di fabbricazione (cosiddette roll-to-roll) proprie della stampa su grandi volumi. Inoltre, tali sistemi possono essere in linea di principio fabbricati anche su substrati flessibili o superfici curve, circostanza non consentita dalla più comune tecnologia a base di silicio cristallino, dove il punto di partenza è un lingotto rigido e quindi necessariamente planare. Tale aspetto, associato all’intrinseca leggerezza dei dispositivi stessi (si tratta di strati di spessori inferiori a qualche millesimo di millimetro), potrebbe favorirne una più armonica integrazione in ambito architettonico, oltre che aprire la strada a una loro applicazione come sistemi di generazione di energia indossabili.

Nonostante la loro eccezionale efficienza di fotoconversione che compete con quella dei più comuni dispositivi a base di silicio, questi sistemi sono purtroppo estremamente sensibili all’esposizione alla luce ultravioletta e all’umidità che causano un severo peggioramento delle loro performance durante il funzionamento all’aperto. Questo aspetto rappresenta chiaramente un enorme ostacolo alla potenziale commercializzazione di questa tecnologia sul mercato. Ora un nuovo studio pubblicato di recente dalla rivista Science (a questo link la versione online dell’articolo intitolato “Improving efficiency and stability of perovskite solar cells with photocurable fluoropolymers”) che ha coinvolto ricercatori del Politecnico di Milano in collaborazione con colleghi del Politecnico di Torino e dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ha dimostrato un metodo rapido per la stabilizzazione delle celle solari perovskitiche in condizioni di funzionamento outdoor che consente anche un miglioramento della loro efficienza.

L’applicazione di un rivestimento polimerico multifunzionale, sviluppato dal Dott. Gianmarco Griffini e dal Prof. Stefano Turri nel Laboratorio di Chimica e Caratterizzazione di Polimeri Innovativi (ChIPlab) del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano, ha consentito di ottenere celle solari a base perovskitica caratterizzate da straordinaria stabilità di funzionamento in reali condizioni operative, come dimostrato dai risultati dello studio in cui tali dispositivi sono stati soggetti a diverse condizioni di irraggiamento per oltre sei mesi. Allo stesso tempo, questo rivestimento multifunzionale ha consentito di incrementare stabilmente l’efficienza di questi sistemi fino a circa il 19%. L’approccio proposto in questo lavoro rappresenta un passo fondamentale per lo sviluppo di celle solari a base perovskitica con elevata stabilità ambientale, nell’ottica auspicabile di una loro prossima immissione sul mercato fotovoltaico.

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