Un progetto Opv europeo dice di aver ottenuto un metodo industrialmente valido
Il solare del futuro sarà organico, replicabile, sottilissimo e flessibile?
[24 Giugno 2014]
Ancora rivoluzioni annunciate per il solare. Un team di ricercatori danesi, tedeschi, francesi, finlandesi e britannici ha pubblicato su Energy & Environmental Science lo studio “Scalable, ambient atmosphere roll-to-roll manufacture of encapsulated large area, flexible organic tandem solar cell modules” che presenta «Un modo veloce, scalabile e industrialmente valido per la produzione di grandi fogli di celle “organiche tandem”. Secondo Chemestry World questa applicazione roll-to-roll processing di successo è un risultato significativo per questa tecnologia emergente delle rinnovabili».
Una cella fotovoltaica organica (Opv) è un film sottile a base di polimeri. Le celle solari Opv sono da tempo al centro di molte ricerche perché sono leggere, flessibili, poco costose, facili da installare e potenzialmente usa e getta. Sarebbero anche al top per l’energia che possono restituire rispetto al costo energetico della loro produzione. Il fotovoltaico organico potrebbero essere particolarmente utile in luoghi che non hanno molta luce solare, dato che non richiedono la luce diretta del sole e sono in grado di produrre energia per periodi più prolungati.
Fino ad ora il limite maggiore delle Opv, oltre alla durata della loro vita operativa, era quello di migliorarne l’efficienza, ma sono stati studiati nuovi materiali, metodi di lavorazione e architetture dei dispositivi e tra questi c’è proprio la cella tandem, con giunzioni che permettono di unirle le une alle altre, aumentando così di aumentare l’efficienza della cella, non solo aumentando il numero di giunzioni, ma, insieme ad un’attenta selezione dei materiali, può permettere di attrarre fotoni da una regione più ampia dello spettro. Tuttavia, questa architettura rende la loro fabbricazione più complicata e significativamente più impegnativa.
Il gruppo di Frederik Krebs della Danmarks Tekniske Universitet, che ha guidato il team di ricerca europeo, è specializzato in tecnologie per le energie rinnovabili, in particolare le Opv, ha per la prima volta la possibilità di produrre fabbricazione moduli tandem Opv, ognuno formato da 14 strati che vengono rapidamente stampati, rivestiti e depositati uno sopra l’altro da una macchina che ricorda una stampatrice a pressione. Il test è stato condotto in condizioni semplici ed è estremamente veloce, con un singolo modulo di cella solare che può essere stampata su un foglio ogni secondo. «Ma soprattutto – dicono i ricercatori danesi – il processo è relativamente economico e completamente scalabile, con una elevata resa tecnica».
Krebs e il suo team hanno dato vita alla Free Opv Initiative, che si basa sul concetto che il polimero delle celle solari dovrebbe essere messo a disposizione di chiunque. Krebs incoraggia chiunque abbia un interesse tecnico o accademico nelle Opv a «Utilizzare questa offerta speciale per studiare, possedere, richiedere, decodificare, copiare e utilizzare questi moduli Opv che sono stati creati per propagare l’Opv e che , auspicabilmente, in futuro ci permetteranno di raggiungere l’obiettivo di rifornire il mondo con energia da Opv». I ricercatori danesi concludono: «La direzione futura di questa ricerca va ora nello sviluppo di materiali e nell’ottimizzazione di ciascuno strato per il processo di fabbricazione».
Infatti in Germania sperano di risolvere il problema della vita troppo breve delle celle organiche incorporandole in un vetro flessibile per proteggere meglio i componenti. «Il vetro non è solo il materiale inglobante ideale, tollera anche temperature di processo fino a 400 gradi – spiega Danny Krautz, project manager al Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research – Il vetro speciale è resistente alla rottura, estremamente forte, e può essere usato per fare strati pari a 100 micrometri di spessore, – all’incirca lo stesso spessore di un foglio di carta».
Secondo Seth Darling, del Center for Nanoscale Materials dell’ Argonne National Laboratory Usa, «Le prestazioni di questi dispositivi scalabili prodotti ha una lunga strada da percorrere per raggiungere la redditività commerciale, ma questo lavoro dimostra chiaramente che il processo in sé è fattibile ed ha il potenziale per avere un vero e proprio impatto sul mercato».
Jade Jones, un esperto di mercato del fotovoltaico, ha spiegato a Climate Progress che «Mentre i recenti progressi tecnologici potrebbero essere promettenti, è importante sottolineare che c’è differenza tra l’efficienza della cella commerciale e l’efficienza della cella di ricerca. Una cella prodotta in laboratorio avrà un rendimento superiore ad una cella prodotta su scala di massa. E fino a quando non sarà migliorata l’efficienza e la durata nel tempo del fotovoltaico organico, probabilmente non lo vedremo prodotto su larga scala. L’Opv è ancora in fase di ricerca/gruppo di lavoro. Non vediamo grossi produttori commerciali che parlano di Opv».
Ma il governo tedesco crede nell’ampio potenziale di un’adozione di massa della tecnologia e recentemente ha investito 16 milioni di euro nella ricerca sullo sviluppo del fotovoltaico organico. Un progetto capeggiato da Merck, un colosso farmaceutico, della chimica e life science, che punta a sviluppare materiali più stabili ed efficienti per l’Opv, a facilitarne la distribuzione su larga scala per usi come l’alimentazione di sistemi elettronici delle auto e nelle facciate in vetro per dare energia solare agli edifici.