Dall’Incheon National University un nuovo studio sulle celle fotovoltaiche completamente trasparenti

Un nuovo studio condotto dai ricercatori della Incheon National University, in Corea del Sud, mostra come realizzare celle fotovoltaiche completamente trasparenti.

TAKEAWAY

  • Le celle fotovoltaiche, nell’ultimo decennio, sono diventate sempre più efficienti e sempre più rispettose dell’ambiente, grazie a nuovi materiali impiegati.
  • Quest’ultima caratteristica, in particolare, si correla a quanto contenuto nell’Accordo di Parigi sul clima, sottoscritto nel 2015 da tutti i Paesi UE.
  • Una parte cruciale di questo obiettivo ha a che vedere con la transizione energetica dai combustibili fossili alle fonti rinnovabili, tra cui l’energia solare.
  • Ma c’è un punto critico che riguarda le attuali celle fotovoltaiche, legato alla loro tendenza all’opacità, che ne rende difficile l’utilizzo e l’integrazione in materiali come il vetro, ad esempio, e in oggetti di uso quotidiano.
  • Che cosa accadrebbe se i pannelli solari potessero essere integrati anche nelle finestre o negli schermi dei telefoni cellulari, per alimentarli?
  • Una risposta proviene dal Dipartimento di Ingegneria elettrica dell’Università nazionale di Incheon, in Corea del Sud, che ha messo a punto celle fotovoltaiche completamente trasparenti.
  • I materiali utilizzati sono il biossido di titanio (in grado di assorbire la luce ultravioletta e di lasciare passare la maggior parte della gamma di luce visibile) e l’ossido di nichel, un altro semiconduttore noto per avere un’elevata trasparenza ottica.

Le celle fotovoltaiche (dette anche celle solari) – dispositivi in grado di trasformare le radiazioni prodotte dai raggi del sole in energia rinnovabile – nell’ultimo decennio sono diventate sempre più efficienti e, aspetto saliente, sempre più rispettose dell’ambiente, grazie a nuovi materiali impiegati.

Quest’ultima caratteristica, in particolare, si correla a quanto contenuto nell’Accordo di Parigi sul clima, sottoscritto nel 2015 da tutti i Paesi UE, impegnati nel ridurre le proprie emissioni di gas serra e nel raggiungere il traguardo delle “emissioni zero”, ovvero di un futuro senza emissioni di carbonio, entro il 2050.

Una parte cruciale di questo obiettivo ha a che vedere con la transizione energetica dai combustibili fossili alle fonti rinnovabili, tra cui l’energia solare, considerata dalla comunità scientifica come la fonte di energia più abbondante sulla Terra.

Tuttavia, c’è un punto critico che riguarda le attuali celle fotovoltaiche, legato alla loro tendenza all’opacità. Fattore, questo, che rende difficile un loro più ampio e pratico utilizzo e la loro integrazione in materiali come il vetro, ad esempio, e in oggetti di uso quotidiano, “costringendole” ad essere installate solo sui tetti delle abitazioni e all’interno di parchi solari.

Ma che cosa accadrebbe se i pannelli solari (costituiti, appunto, da celle fotovoltaiche) potessero essere integrati anche all’interno delle finestre o persino negli schermi dei telefoni cellulari, per alimentarli attraverso la luce del sole?

Questa è la domanda che si è posto il professor Joondong Kim, del Dipartimento di Ingegneria elettrica dell’Università nazionale di Incheon, in Corea del Sud, il quale, in un recente studio pubblicato sul Journal of Power Sources, descrive la sua ultima invenzione: celle fotovoltaiche completamente trasparenti.

Celle fotovoltaiche al biossido di titanio e all’ossido di nichel

Diciamo che l’idea, il progetto, di mettere a punto celle solari trasparenti non è nuovo. Ma questo recente studio rappresenta un passaggio importante della ricerca.

Attualmente, i materiali che rendono opache le celle fotovoltaiche sono gli strati semiconduttori, responsabili della cattura della luce e della sua traduzione in corrente elettrica. Il professor Kim e i suoi colleghi hanno preso in considerazione due nuovi materiali semiconduttori:

  • il primo è il biossido di titanio (TiO2) – già ampiamente utilizzato nelle celle fotovoltaiche – che, oltre alle sue eccellenti proprietà elettriche, è anche un materiale ecologico e non tossico, in grado di assorbire la luce ultravioletta (UV), vale a idre la parte dello spettro luminoso invisibile a occhio nudo, e di lasciare passare la maggior parte della gamma di luce visibile
  • il secondo è l’ossido di nichel (NiO), semiconduttore noto per avere un’elevata trasparenza ottica

Più nel dettaglio, le nuove celle fotovoltaiche progettate dal team di ricercatori sono composte da un substrato di vetro e da un elettrodo di ossido di metallo, in cima al quale vengono depositati sottili strati di semiconduttori (biossido di titanio prima, ossido di nichel dopo) e un rivestimento finale di nanofili di argento, che fungono da ulteriore elettrodo all’interno della cella.

celle solari trasparenti
Le celle fotovoltaiche trasparenti messe a punto dal team di ricercatori dell’Incheon National University (Credit: prof. Joondong Kim, Incheon National University, Corea del Sud).

Una finestra aperta sul futuro dell’energia pulita

Sono stati eseguiti diversi test di laboratorio per valutare l’assorbanza (quantità di luce assorbita), la trasmissione della luce, nonché l’efficacia come cella solare del dispositivo creato dal gruppo di studio.

I risultati sono stati incoraggianti: con un’efficienza di conversione della potenza del 2,1%, le prestazioni delle celle – in laboratorio – sono buone. In particolare, si sono dimostrate molto reattive e funzionano anche in condizioni di scarsa illuminazione.

Inoltre, è stata trasmessa attraverso gli strati della cella più del 57% della luce visibile, il che le ha conferito l’aspetto trasparente. Sempre in laboratorio, i ricercatori hanno dimostrato come il loro dispositivo potrebbe essere utilizzato per alimentare un piccolo motore. Osserva il professor Kim:

Abbiamo dimostrato la praticità delle celle fotovoltaiche completamente trasparenti, ma siamo ancora agli inizi con le sperimentazioni e i risultati ottenuti ci suggeriscono che è possibile un ulteriore miglioramento, ottimizzando, in particolare, le proprietà ottiche ed elettriche delle celle, migliorandone ulteriormente l’efficienza. Solo ulteriori ricerche potranno dire se questi dispositivi diventeranno effettivamente una realtà. Al momento, possiamo affermare con certezza che questa nuova tecnologia apre ‘letteralmente’ una finestra sul futuro dell’energia pulita

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Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente si dedica al Giornalismo Digitale ed esplora nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione
Articles: 93

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