Siamo a Heraklion, nell’isola di Creta, perla del mediterraneo: è qui che l’Università di Roma Tor Vergata sta testando i pannelli solari più evoluti al mondo, in cui il silicio è sostituito da perovskite e grafene, due materiali che promettono una resa nettamente superiore per quanto riguarda l’assorbimento e la produzione fotoelettrica.
I nuovi pannelli solari sono il frutto della collaborazione tra l’ateneo romano e una serie di aziende e istituzioni competenti nel settore, tra cui Greatcell Solar Italia, la startup BeDimensional, l’Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’Istituto Italiano di Tecnologia, l’Università di Siena e l’Università ellenica del Mediterraneo.
Priorità assoluta: abbandonare il silicio
Ma perché perovskite e grafene? L’impellenza del settore fotovoltaico sul lungo periodo è quella di ridurre via via il consumo e la domanda di silicio, attualmente indispensabile per la produzione delle celle fotovoltaiche, in quanto i costi di reperimento di questo semimetalloide stanno inesorabilmente lievitando sia a causa della crisi geopolitica sia del fatto che la quasi totalità del materiale proviene dalla Cina, dal sud est asiatico e dalla Russia.
Non solo: il silicio viene largamente impiegato in tutte le apparecchiature elettroniche che includono l’uso di semiconduttori, dalle schede madri dei pc a quelle dei cellulari, dalle radio ad appunto i pannelli solari.
Il rischio è quello di non essere in grado di sopperire alla domanda di silicio, facendo impennare i prezzi delle produzioni.
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Perovskite e grafene, le proprietà dei materiali
Come abbiamo già avuto modo di constatare, le celle in perovskite hanno dimostrato di essere quelle con la più alta efficienza di trasformazione e le migliori per il fotovoltaico ultrasottile, ma presentano un problema di continuità e di garanzia di resa.
Il minerale assicura infatti una conversione dei raggi solari quasi doppia rispetto al silicio, ma all’interno delle celle deve essere messa a contatto, in un sandwich, con dei conduttori che effettivamente siano in grado di trasportare gli elettroni liberi verso l’inverter solare.
Nel progetto italiano delle celle di terza generazione sono stati individuati alcuni materiali bidimensionali in grado di assicurare questo processo, intervallati dal grafene, che funge da interfaccia di connessione tra i vari strati.
Grazie alle sue proprietà intrinseche di conducibilità elettrica, estrema sottigliezza – si tratta infatti di un materiale dello spessore di un solo atomo di carbonio – ma al contempo di resistenza ed elasticità – equiparabile per l’una al diamante e per l’altra al materiale plastico -, il grafene è il materiale del futuro, che presto troverà applicazione nei più svariati ambiti dell’industria rinnovabile, come ad esempio nella produzione di pannelli solari altamente performanti, batterie di accumulo e reti di trasmissione.
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Il parco di pannelli di terza generazione a Heraklion
Combinando dunque le potenzialità e le caratteristiche di perovskite e grafene, i ricercatori del progetto italiano hanno allestito un parco solare di nove pannelli, per un totale di 4,5 metri quadri in grado di generare una potenza di 250 watt, l’equivalente che normalmente viene prodotto da 60 celle di silicio in un modulo standard con superficie di poco inferiore al metro e mezzo quadrato.
Un risultato migliorabile entro pochi anni, secondo gli studiosi, che porterà l’attuale efficienza di conversione al 18% a livelli più competitivi.
L’ottimizzazione della generazione elettrica porterà al dimezzamento dell’impronta carbonica rispetto a quella attuale, garantendo al tempo stesso una resa maggiore anche in condizioni avverse climatiche, essendo i materiali utilizzati più resistenti al calore.
Potendo costruire i pannelli solari direttamente in Europa, dato che perovskite e grafene abbondano anche nel vecchio continente, si potrà finalmente dire addio alla dipendenza dall’oriente per l’approvvigionamento del silicio.
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