Le nuove entusiasmanti scoperte nel campo del fotovoltaico ultra sottile ridisegnano gli edifici del futuro rinnovando, al contempo, la produzione di energia elettrica mondiale.
Una serie di studi in corso che rimbalzano da una parte all’altra del globo da qualche anno confermano le potenzialità di alcuni materiali che si prestano a essere utilizzati nel campo delle energie rinnovabili per la realizzazione di strutture leggere e non invasive.
Tutti gli occhi sono puntati quindi sullo sviluppo del fotovoltaico ultra sottile come prossima generazione dei pannelli solari.
Cos’è e come funziona il fotovoltaico ultra sottile
Al pari dei fratelli maggiori, il fotovoltaico ultra sottile è un dispositivo in grado di generare corrente elettrica, attraverso l’effetto fotovoltaico, a partire dalla radiazione solare.
Il materiale principalmente impiegato nell’industria dei moduli solari è attualmente il silicio, mono o policristallino, che però potrebbe ben presto cedere il passo a celle in perovskite o materiali in 2D capaci di assorbire 350 volte di più.
I vantaggi del fotovoltaico ultra sottile o a film sottile sono immediatamente percepibili:
- Dal punto di vista della produzione, la loro fabbricazione richiede meno dispendio energetico e quindi meno scorie o rifiuti.
- Hanno un minor impatto visivo e ambientale, potendosi adattare a superfici diverse e senza necessitare di supporti e infrastrutture
- Prevedono costi di installazione più esigui, anche se richiedono superfici più ampie rispetto ai classici pannelli solari per produrre lo stesso quantitativo di energia.
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Le tipologie di fotovoltaico ultra sottile
I materiali utilizzati per realizzare le celle dei pannelli ultra sottili più comuni sono:
- Tellururo di Cadmio, presente anche nei pannelli fotovoltaici tradizionali e ampiamente utilizzato nel fotovoltaico ultra sottile, ha come unico inconveniente un elevato tasso di tossicità per l’uomo e per l’ambiente, quindi deve essere correttamente smaltito.
- Seleniuro di rame, indio e gallio (CIGS o CIS), hanno il grande vantaggio di poter assorbire ingenti quantità di energia solare e quindi di avere un’ottima efficienza di conversione.
- Arseniuro di gallio, materiale molto costoso ma anche versatile, si usa principalmente laddove sia necessario una lavorazione particolare in base alla struttura architettonica interessata dall’installazione
- Silicio amorfo, ottimo per impianti di piccole dimensioni con una resa energetica leggermente inferiore a quella del silicio.
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La rivoluzione dei materiali 2D
A questi che potremmo definire come ormai “classici” materiali da film sottile, si aggiungono i materiali 2D al vaglio dei ricercatori dell’Australian National University.
I due esperti Mike Tebyetekerwa e Hieu Nguyen lavorano dal 2019 su materiali bidimensionali che hanno potenzialità molto interessanti per lo sviluppo del fotovoltaico ultra sottile.
I materiali 2D, infinitamente più sottili di un foglio di carta o di un capello umano, potrebbero affermarsi sul mercato e rivestire qualsiasi tipo di supporto, dalle macchine agli schermi degli smartphone, generando energia elettrica senza disturbare minimante l’impatto visivo.
Combinando due strati di bisolfuro di molibdeno e disolfuro di tungsteno secondo un angolo ben preciso si ottiene una pellicola applicabile su qualsiasi superficie, in modo da ottenere il massimo dell’effetto fotovoltaico possibile.
Celle in perovskite ibrida organico-inorganica 2D
Dall’altro capo del mondo, in Inghilterra, si studia intanto l’implementazione delle celle fotovoltaiche in perovskite, materiale già ampiamente utilizzato per le sue doti semiconduttive.
Grazie a sofisticate tecnologie è possibile ricavare una sorta di inchiostro da depositare sul vetro o sulla plastica, ottenendo un film fotovoltaico ultra sottile, fatto di metallo, alogenuri e ioni organici.
E modificando leggermente la composizione chimica della struttura di queste celle è anche possibile cambiarne il colore e l’aspetto: a seconda del tipo di radiazione assorbita ed emessa, le celle in perovskite ibrida restituiranno un caleidoscopio di toni, dall’ultra violetto agli infrarossi.
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