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Studio italo-franco-russo su nanotecnologia: più efficienza per fotovoltaico di ultima generazione

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Ricercatori italiani, francesi e russi hanno dimostrato come il ricorso a materiali bidimensionali chiamati MXene permetta di aumentare l’efficienza e la stabilità di celle fotovoltaiche di nuova generazione, che utilizzano a loro volto un materiale nuovo, il perovskite.

La collaborazione scientifica ha visto coinvolti il Polo solare organico dell’Università Tor Vergata, l’Istituto nazionale di scienza e tecnologia russo (Misis) e l'Istituto francese CNRS (Centre national de la recherche scientifique) e i risultati della ricerca sono stati pubblicati sul sito ScienceDirect.

Interpellato da Sputnik Italia, il fondatore del Polo solare organico di Tor Vergata e direttore della ricerca, Aldo Di Carlo, ha sottolineato l’importanza della collaborazione internazionale perché “la migliore scienza possa contribuire alla mitigazione dei cambiamenti climatici”.

Professore, qual è l’oggetto del vostro studio?

Lo studio riguarda celle fotovoltaiche di nuova generazione, celle solari che utilizzano un materiale nuovo, usato da poco, il perovskite, che si è rilevato molto interessante perché si può depositare tramite tecniche di stampa. E’ essenzialmente un inchiostro e utilizzando stampanti, serigrafiche, inkjet, o altre tecniche di stampa molto semplice, è possibile realizzare cellule fotovoltaiche. Attraverso questo materiale è possibile arrivare a un’efficienza molto simile a quello del silicio, con un processo assolutamente semplice. E sia il materiale che il processo di stampa sono molto economici.

Abbiamo ora utilizzato materiali bidimensionali a base di titanio e carbonio, MXene, che hanno permesso di aumentare l’efficienza e la stabilità della cella fotovoltaica. L’innovazione è stata essenzialmente di nanotecnologia dove l’utilizzo di questi materiali, realizzato da una collaboratrice che si trovava in Francia, ci ha permesso di migliorare efficienza e stabilità della cella fotovoltaica.

Un’innovazione che deriva da un altro studio, pubblicato un anno fa su Nature Materials, dove per la prima volta identificavamo la strada dell’utilizzo di oggetti della nanotecnologia, oggetti bidimensionali, per migliorare le celle fotovoltaiche. Sempre nell’ambito della collaborazione tra Italia, Russia e Francia.

Qual è l’utilizzo di queste celle?

Per i pannelli fotovoltaici, ma stiamo dimostrando che funzionano bene anche per la conversione della luce all’interno degli edifici, come quella prodotta dalle lampade, per energizzare dei sensori, per esempio sensori di umidità, temperatura, o ripetitori internet all’interno degli ambienti. Queste celle solari funzionano bene anche all’interno degli ambienti, anche meglio delle tradizionali tecnologie fotovoltaiche.

Come si presentano queste celle di nuova generazione?

Il colore è leggermente diverso, sono scure tendenti al rosso intenso, mattone scuro, rispetto ai pannelli al silicio, che tendono più al blu scuro, al nero. Ma dal punto di vista di sistema e manutenzione sono essenzialmente identici. Ovviamente la fabbricazione, non richiedendo macchinari complessi come quelli del silicio, può costare di meno.
© Sputnik / Vai alla galleria fotograficaUn ricercatore russo al lavoro con un foglio di silicio
Studio italo-franco-russo su nanotecnologia: più efficienza per fotovoltaico di ultima generazione - Sputnik Italia, 1920, 12.02.2021
Un ricercatore russo al lavoro con un foglio di silicio

Quali sono i passaggi per arrivare alla loro produzione?

Dall’idea bisogna ora passare alla fase di pre-industrializzazione, e sia il laboratorio italiano che quello russo stanno predisponendo tutta una serie di strumenti per fare la pre-industrializzazione, requisito fondamentale per passare alla collaborazione con l’industria e fare il trasferimento tecnologico.

Le nuove tecnologie potranno competere con il silicio solo quando ci sarà una grande produzione di scala. 

Ma c’è da dire una cosa: questa tecnologia con il perovskite può essere integrata al fotovoltaico con il silicio tradizionale. E’ possibile sviluppare una cella in perovskite, noi lo abbiamo fatto di recente al Polo solare organico, che si deposita sopra quella di silicio. Quindi abbiamo una cella doppia, una cella tandem come viene detta, che permette di aumentare l’efficienza della cella in silicio stessa. Quindi è possibile utilizzare anche tutta l’economia di scala fatta per il silicio, andando a depositare sopra il silicio una cella in perovskite. E questo sarà sicuramente uno dei prossimi successi industriali di questo nuovo tipo di tecnologia fotovoltaico.

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