Fotovoltaico stampato come banconote grazie alle nanotecnologie

Ormai il fotovoltaico di terza generazione è sta per diventare realtà e le nuove innovazioni portano addirittura a stampare le celle fotovoltaiche come se fossero delle semplici banconote, tutto ciò grazie alle nanotecnologie.
Diverse strutture di ricerca stanno seguendo questo progetto. Lo scorso mese di febbraio è stata realizzata in Australia una prima produzione sperimentale di celle fotovoltaiche stampate su polimeri con le stesse macchine in uso presso la società che cura la stampa della moneta australiana. Le celle sono state sviluppate da CSIRO (Commonowealth Scientific and Industrial Research Organisation ) un consorzio che comprende ricercatori esperti di chimica, fisica e scienze dei materiali. Le innovative celle solari sono costituite da celle solari organiche stampate su polimeri particolari dello stesso tipo utilizzato per le banconote australiane e di altri 21 paesi. Esse combinano dunque la tecnologia a basso costo delle celle solari organiche con i vantaggi della stampa su supporti e con apparecchiature sperimentate che consentono costi di investimento contenuti e grandi velocità di produzione. Caratteristiche principali delle nuove celle sono: la facilità di fabbricazione, il basso costo, la flessibilità e la possibilità di essere realizzate n grandi dimensioni in modo da ricoprire direttamente un tetto.
Il punto debole al momento è la bassa resa, ma la tecnica è ancora giovane ed i ricercatori confidano di portare l’attuale rendimento del 3% ad almeno il 15% nei prossimi due anni. Le attese sono molto alte, già nei primi test sono state raggiunte produzioni di 200 mq al minuto ed i responsabili del progetto esemplificano le potenzialità delle nuove celle ipotizzando che una volta raggiunto il 10% di resa si potranno produrre in soli 5 mesi un quantitativo di celle in grado di generare 1giga watt di elettricità.
Un altro gruppoi di ricerca in tal senso è quello del Massachusetts Institute of Technology.
Dopo il team di scienziati dell’Università di Southern California che, aveva realizzato particolari celle solari utilizzando un nuovo materiale, il grafene, composto strati sottilissimi di carbonio, flessibile e di basso costo, un’altra equipe di studiosi americani ha messo a punto una tecnica che prevede il deposito di uno strato di materiale semiconduttore organico su carta utilizzando un processo del tutto simile a quello della stampa di una foto con una stampante a getto d’inchiostro.
Il grafene è un materiale che viene ottenuto in laboratorio dalla grafite ed è composto da uno strato compatto di atomi di carbonio in grado di trasportare elettroni a notevole velocità il che rende il grafene un ottimo e promettente materiale per dispositivi elettronici. Fino a poco tempo fa i ricercatori sono stati in grado di produrre solo piccoli fiocchi di grafene e in piccole quantità. Tuttavia alla Rutgers University gli scienziati hanno sviluppato un modo semplice per rendere trasparente il film di grafene. In modo da permettere ai film sottili di grafene di poter essere utilizzati in sostituzione agli elettrodi conduttivi come l’ossido di indio e stagno utilizzati nelle celle fotovoltaiche organiche ma con un beneficio economico non indifferente. In realtà in un recente articolo per il Nanotechnology Nature gli scienziati del Rutgers University hanno spiegato che il prototipo di film sottile al grafene è stato utilizzato in transistor solari organici ma hanno mostrato che il film trasparente può essere stampato su qualsiasi supporto fra cui vetro e plastica flessibile. Manish Chhowalla, professore di ingegneria e scienza dei materiali, ha spiegato che il metodo potrebbe essere utilizzato su di un’ampia gamma di materiali “per metri e metri di strati di film sottile di grafene” grazie alla stampa roll-to-roll, una tecnica in fase di sviluppo in grado di rendere flessibili grandi circuiti elettronici.
Le nuove celle, realizzate con inchiostri a base di carbonio nano-strutturato, sono ancora in fase di sviluppo e ci vorrà del tempo prima che vengano lanciate sul mercato. I ricercatori del MIT sono però convinti della possibilità di migliorare la resa di conversione della luce puntando sulle nano-strutture. Inoltre, visti i costi molto contenuti della nuova tecnica, gli scienziati ipotizzano di usarla per la realizzazione anche di celle fotovoltaiche “low-cost” realizzate in fogli che possono essere portati in borsa ed essere utilizzati per avere energia dovunque senza ricorrere alla rete.

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