Il fotovoltaico organico

Pigmenti estratti da arance, rape, mirtilli o bucce di melanzane riescono a produrre corrente elettrica quando assorbono la luce

Il fotovoltaico organico

Tra le forme di energie rinnovabili il fotovoltaico è una delle più promettenti; a livello europeo è la Spagna che oggi detiene il primato per le installazioni fotovoltaiche ma anche l’Italia, seguita dalla Grecia e dalla Germania, risponde alla domanda elettrica nazionale in buona percentuale con il fotovoltaico. Il materiale che solitamente si utilizza per costruire i pannelli solari è il silicio; questo, ridotto in sottili lamine spesse circa 3 millimetri, viene sottoposto al cosiddetto “drogaggio” che consiste nell’introdurre nella sua struttura cristallina degli atomi di boro o fosforo per fare in modo che si produca una corrente elettrica quando la lamina è colpita dalla luce solare. 

La cella fotovoltaica di solito è quadrata, con lati di 125 millimetri, e tante celle connesse tra loro creano un modulo che ha una superficie di mezzo metro quadrato. I moduli possono essere montati su superfici rigide fisse e inclinati in modo da catturare l’energia solare con la massima efficienza possibile, oppure possono essere posti su strutture mobili che seguono il movimento del sole. 

Ma la ricerca nel fotovoltaico oggi è rivolta alla scoperta di nuovi materiali che possano sostituire il silicio e risultare più economici più versatili e soprattutto ecocompatibili. Il fotovoltaico organico (OPV Organic Photovoltaic) rappresenta una nuova interessante frontiera che coinvolge numerosi centri di ricerca, università e imprese. Esso si fonda sulla scoperta che alcuni pigmenti estratti dalle arance rosse, dalle rape ma anche dai mirtilli e le bucce di melanzana riescono a produrre corrente elettrica quando assorbono la luce. 

I pannelli fotovoltaici organici in sostanza sostituiscono dei pigmenti organici ai semiconduttori inorganici; sono celle solari il cui funzionamento riproduce la fotosintesi clorofilliana con una struttura a strati. Uno strato è di vetro o di plastica flessibile. un altro è una pellicola di materiale fotoattivo composto appunto da semiconduttori organici e poi ci sono due elettrodi che separano i semiconduttori e sono uno opaco e l’altro trasparente ai raggi solari. 

Numerosi sono i vantaggi del fotovoltaico organico. Il primo fra tutti è il risparmio di materiale e la notevole riduzione dei costi di produzione. Le celle dell’OPV sono molto leggere e sottili e quindi si possono integrare facilmente in qualsiasi supporto; si possono disporre anche in verticale e l’impatto ambientale è minimo. I conduttori organici possono essere prodotti come inchiostri, paste o soluzioni liquide oltre che in pellicole sottili; questa ultima caratteristica consente di fabbricare queste celle utilizzando una tecnica di stampa simile a quella che si usa per le riviste a colori e ciò contribuisce all’abbattimento dei costi di produzione. 

Possono inoltre produrre elettricità anche in luce diffusa in quanto il loro rendimento cala molto meno rispetto ai pannelli al silicio in condizioni di scarsa luminosità. In particolare quest’ultima caratteristica offre spunti di ricerca nell’applicazione delle celle OPV nei sensori dei sistemi elettrici come fonte di alimentazione indoor. I materiali organici delle celle sono ecocompatibili e anche la produzione richiede un minore dispendio di energia perché non occorrono le alte temperature che sono necessarie alla liquefazione, la cristallizzazione e il drogaggio del silicio nei tradizionali pannelli solari: gli strati delle celle si possono produrre a temperatura ambiente per cui non vi sono neppure emissioni di vapori. 

Di recente presso il Centro di Ricerche Eni di Novara è stata applicata la tecnologia dei pannelli OVP ad un sistema che si può gonfiare; è una struttura molto leggera che si può trasportare richiusa anche in uno zaino e quando occorre viene gonfiata con una pompa elettrica alimentata dai moduli solari OPV e orientata in modo da ricevere la luce del sole per produrre elettricità. Un aspetto che ancora presenta problemi e che spinge in avanti la ricerca riguarda l’efficienza del fotovoltaico organico che tutt’ora è molto minore di quella del tradizionale al silicio, così come la sua durata di soli 15 anni. Questo è principale motivo per cui sinora troviamo il fotovoltaico organico solo in applicazioni di tipo sperimentale e dimostrativo.


 

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 al 2023 ha insegnato Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali ed ha collaborato con la nomina di Vice Direttore per la regione Puglia alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani. Le piace correlare la scienza al cibo, nonché indagare su storie e leggende, e con Prodigus inizia il suo percorso di redazione di contenuti golosi per gli utenti del web.

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