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Fotovoltaico integrato nelle costruzioni, la ricerca tutta italiana

Sviluppato da un team di ricerca un innovativo materiale a basso impatto ambientale e ad alto rendimento, che permette di realizzare dispositivi fotovoltaici integrabili nelle costruzioni

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Nuovo materiale per la realizzazione di dispositivi fotovoltaici integrabili nelle costruzioni
Lastra di plexiglas trasparente contenente una dispersione del materiale organico che agisce da concentratore solare a luminescenza (LSC). A destra schema di funzionamento di una cella solare LSC. Img by CNR.it

L‘integrazione degli impianti fotovoltaici nelle costruzioni permette di produrre energia rinnovabile, aiutando a raggiungere gli obiettivi climatici fissati a livello europeo e dal PNIEC a livello nazionale e dà la possibilità ad architetti e progettisti di cercare soluzioni architettoniche sempre più innovative e di design.

Un’interessante novità nell’ambito del building integrated photovoltaics (fotovoltaico architettonicamente integrato) arriva da un team tutto italiano formato da ricercatori dell’Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche, dell’Università di Milano Bicocca e dell’azienda Glass to Power, che ha studiato un innovativo materiale a basso impatto ambientale e ad alto rendimento, che permette di realizzare dispositivi fotovoltaici integrabili nelle costruzioni.

Si tratta in particolare di concentratori solari a luminescenza (Lsc) trasparenti, che rappresentano un valido aiuto per la realizzazione di finestre solari esteticamente gradevoli per edifici a consumo energetico quasi nullo.

L’impianto sviluppato dal team di ricerca si caratterizza per semplicità di progettazione e basso costo di realizzazione, inoltre il materiale utilizzato riesce a raggiungere buoni rendimenti di conversione dell’energia solare, pur necessitando di processi di sintesi a ridotto impatto ambientale.

Fino ad oggi i pannelli fotovoltaici utilizzati per queste applicazioni sono opachi e scuri, o semi-trasparenti, invece in questo caso le lastre sono trasparenti, con chiari benefici sia estetici che funzionali. Inoltre fra i molti vantaggi questo dispositivo è in grado di superare gli attuali e stringenti vincoli di posizionamento, in termini di inclinazione ed orientazione rispetto al sole.

Giuseppe Mattioli del Cnr-Ism spiega che “Il funzionamento si basa una proprietà tipica di molte classi di molecole organiche, cioè la capacità di assorbire la radiazione solare su un ampio spettro di lunghezze d’onda e di riemetterla con rendimento elevato ad una lunghezza d’onda differente e ben separata”.

Le molecole con queste caratteristiche e che sono stabili al calore ed alla luce vengono disperse dentro lastre di Plexiglas per finestre: “in questo modo la radiazione solare viene assorbita e poi riemessa dalle molecole, e la lastra fornisce la più economica “guida d’onda” per intrappolare la radiazione e convogliarla ai bordi”.

Le lastre di plexiglas trasparente sono montate in normali telai da finestra in cui sono presenti sottili ed invisibili celle fotovoltaiche che convertono la radiazione luminosa concentrata in energia elettrica.

La parte “green” la spiega Luca Beverina dell’Università di Milano Bicocca che sottolinea che le molecole utilizzate necessitano di una sintesi semplice e rapida, priva di solventi di processo e dunque sostenibile. “Il processo di realizzazione del materiale viene condotto, infatti, unicamente con tecniche meccanochimiche: i reagenti sono miscelati a secco in un vibromiscelatore (“mulino a sfere” o “ball miller”), che garantisce elevate rese a bassi tempi di contatto anche in assenza di solvente, con un rapporto in peso tra scarto e prodotto (E factor, uno dei più comuni indicatori di sostenibilità nella sintesi organica) di ben 50 volte inferiore rispetto a quello associato ad altre molecole di efficienza confrontabile”.

I risultati della ricerca sono pubblicati su Joule – Cell Press

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Tema Tecnico

Architettura sostenibile, Solare fotovoltaico

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