Le celle solari del futuro saranno sottili, flessibili, leggere, colorate e potranno essere stampate e applicate su finestre, zaini, borse e tende. Una tecnologia ancora in fase di studio che parla anche italiano. Ci lavora un team di ricerca, di cui fa parte Annalisa Bruno (nella foto sotto, Ndr) professoressa associata presso la Nanyang Technological University di Singapore e ricercatrice Enea, l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile.
Professoressa, quali sono le caratteristiche delle celle solari innovative cui state lavorando lei e il suo team?
«Le nostre celle solari di ultima generazione si basano su perovskiti, una classe affascinante di materiali semiconduttori. Con le loro eccezionali doti optoelettroniche, ossia di assorbimento di luce e di trasporto delle cariche elettriche, rappresentano il fulcro del nostro impegno nello sviluppo di tecnologie fotovoltaiche all'avanguardia, ancora in fase di ricerca avanzata. Le celle solari che utilizzano le perovskiti sono caratterizzate da un profilo sottile, leggero e flessibile, rendendole adattabili a diverse superfici, sia rigide che flessibili. Essendo così sottili, possono essere anche semitrasparenti, aprendo la possibilità di integrazione in finestre e diversi elementi architettonici».
Quali sono le differenze principali rispetto alle celle in silicio?
«Le celle solari a base di silicio sono un prodotto eccellente, solido e noto per l’affidabile efficienza e durabilità nel tempo. D'altro canto, le celle in perovskite, pur mantenendo un’ efficienza di produzione di energia simile, possono essere più sottili di un capello umano, leggere, flessibili e adattabili a una vasta gamma di superfici precedentemente inaccessibili, quali ad esempio automobili, finestre, borse e piccoli accessori quotidiani. Questa versatilità rappresenta una vera svolta nell'approccio alla raccolta di energia solare e successiva conversione in elettricità. Il sole raggiunge e irradia tutte le superfici circostanti. È quindi cruciale sfruttare ogni possibilità per massimizzare la raccolta di energia solare nelle superfici che ci circondano. Questo nuovo approccio aumenta significativamente la sostenibilità.
Inoltre, le nostre celle solari si distinguono da quelle tradizionali in silicio anche per la versatilità del processo di produzione, che richiede temperature inferiori. L'utilizzo di temperature più basse consente di ridurre considerevolmente l'impronta di carbonio (CO₂ footprint) lungo l'intero ciclo manifatturiero, contribuendo ulteriormente agli sforzi per diminuire l'impatto ambientale complessivo». (l'articolo continua sotto la foto, Ndr)
Quale potenza e durata avranno queste nuove celle solari?
«Le nostre celle in perovskite offrono un livello di efficienza delle conversioni paragonabile a quella delle celle a base di silicio. In test di laboratorio, celle solari di dimensioni ridotte hanno dato prova di durate paragonabili. Quest’ultimo aspetto della tecnologia è ancora oggetto di intenso studio in diverse condizioni e per celle di differenti dimensioni. L'obiettivo è creare tecnologie in grado di garantire prestazioni a lungo termine su scala industriale capaci di rivoluzionare l'approccio alla sostenibilità energetica».
Quali saranno gli ambiti di applicazione di questa nuova scoperta?
«Oltre alle installazioni tradizionali, le perovskiti si prestano a una varietà di applicazioni innovative. Ad esempio, l'integrazione su automobili, borse e finestre apre scenari inimmaginabili. Un'altra caratteristica unica di questi materiali è la loro capacità non solo di eccellere nell'assorbire la luce, ma anche di emetterla. Ciò rende possibile realizzare dispositivi elettronici che possono fungere contemporaneamente da celle solari e moderni sistemi LED. Si potrebbero immaginare finestre che durante il giorno agiscono come assorbitori di luce e come cella solare e che poi di notte accendiamo proprio come una lampadina.
Inoltre, le celle solari a base di perovskite sono efficienti assorbitori anche in condizioni di illuminazione artificiale ‘indoor’ di bassa intensità. Ciò amplia ulteriormente le possibilità di applicazione, consentendo l'utilizzo di queste celle in ambienti al chiuso, come uffici e abitazioni, per massimizzare la raccolta di energia luminosa anche in condizioni di illuminazione non naturale».
Può spiegare nel dettaglio, se possibile anche con degli esempi, come queste celle cambieranno la nostra vita? quale impatto avranno sulle smart city?
«L'introduzione dei dispositivi elettronici a base di perovskite potrebbe trasformare radicalmente la vita quotidiana. La flessibilità e la capacità di integrarsi su varie superfici permetteranno una diffusione più ampia di soluzioni energetiche sostenibili, offrendo la possibilità di avere sistemi elettronici con doppia funzione, grazie alla loro versatilità. La loro integrazione in sistemi di sensoristica consentirà un ampio range di controllo. In particolare, nelle smart city, queste tecnologie potrebbero essere alla base di dispositivi intelligenti per la sensoristica e l'interconnessione di vari sistemi, inclusi quelli di illuminazione efficiente e le soluzioni integrate per una gestione energetica avanzata».
Quando le vedremo sul mercato?
«Stiamo lavorando intensamente per rendere queste tecnologie accessibili quanto prima. La tempistica precisa per il loro debutto sul mercato dipenderà dalla fase di ingegnerizzazione, dalla validazione delle prestazioni su larga scala e dagli aspetti normativi. Ci stiamo dedicando a fornire soluzioni all'avanguardia in tempi rapidi, e ci aspettiamo di vedere i primi esempi commerciali sul mercato nei prossimi 2-3 anni».
