Fotovoltaico organico: ecco l’energia dai colori delle piante dal CNR

fioriHo approfondito spesso, nell’ambito dei nuovi sviluppi delle tecnologie fotovoltaiche, parlare del “fotovoltaico organico”, conosciuto anche come quello di “terza generazione”, per successione temporale di sviluppo, dopo le tecnologie basate sul silicio (prima generazione) e quelle basate su altri elementi inorganici (seconda generazione) (vedi post “Fotovoltaico di terza generazione: il colorante organico raggiunge l’efficienza del silicio“). Una serie di linee di sviluppo tutte basate su materaili organici capaci di garantire in prospettiva, una ulteriore drastica diminuzione dei costi. Ad aggiungere un altro tassello questo variegato mosaico, la linea di ricerca portata avanti dal un team di ricercatori dell’Istituto per i processi chimico fisici del Consiglio nazionale delle ricerche (Ipcf-Cnr) di Messina, dei Graphene Labs dell’Istituto italiano di tecnologia (Iit) di Genova e dell’Università di Roma Tor Vergata, nell’ambito della quale è nato alcuni anni fa, il Polo Fotovoltaico organico CHOSE della Regione Lazio (link sito). Questi enti di ricerca sono stati coinvolti nello sviluppo di celle solari in grado di catturare l’energia sfruttando il processo di fotosintesi in atto su coloranti naturali, riuscendo a creare una particolare cella elettrochimica di terza generazione in grado di conseguire grandi benefici in termini di ecosostenibilità e di economicità dei costi di produzione. Si tratta di una ricerca nata a valle del brevetto conseguito da due ricercatori come Giuseppe Calogero e Gaetano Di Marco dell’Ipcf-Cnr, condotta con il collega di Istituto Antonio Bartolotta, Francesco Bonaccorso dell’Iit e Aldo Di Carlo di Roma Tor Vergata. Lo studio, dal titolo “Vegetable-based dye-sensitized solar cells” (link abstract dell’articolo), è stato pubblicato nella rivista del gruppo editorialecella Royal Society of ChemistryChemical Society Review”, un magazine che raccoglie gli studi del gruppo di ricerca e le conoscenze finora prodotte a livello mondiale nell’utilizzo, come foto-sensibilizzatori di coloranti vegetali estratti da frutta e fiori, integrati in celle solari di terza generazione. Come spiega Gaetano Di Marco, “la ricerca si è concentrata sulla cella solare di Grätzel”, che si riconduce alla famiglia delle celle organiche DSSC (Photoelectrochemical cells) (vedi figura seguente).

fv_organico_famiglie

Questo dispositivo fotoelettrochimico è costituito da diversi componenti posti in successione come:

  • il fotoanodo: realizzato con un vetroconduttore ricoperto da uno strato sottile di biossido di titanio sul quale il colorante è chemiadsorbito, con un assorbimento su una superficie che da luogo alla formazione di legami chimici;
  • la soluzione elettrolitica: a base di iodio e ioduro;
  • il contro-elettrodo: dove, sempre utilizzando un vetro conduttore, viene deposto un catalizzatore, costituito generalmente da platino o carbonio.

Una linea di ricerca che offre la possibilità di raccogliere e trasformare l’energia proveniente dal sole sfruttando un ipotetico processo sintetico di fotosintesi clorofilliana, celle_solari_organiche_michael_gratzel_cella_solare_organica_efficienza_cella_fotovoltaica_organica_gratzel_solare_organico_gratzel_3con la cellula di Grätzel che si ispira proprio alla natura ed al principio alla base della vita sulla terra come la fotosintesi clorofilliana delle piante. Come spiega Di Carlo, “l’analisi svolta non si limita solo a celle di laboratorio ma affronta il problema della scalabilità della tecnologia ai moduli fotovoltaici, identificando le architetture costruttive più idonee e promettenti e analizzando il costo dell’energia prodotta che può risultare minore rispetto a quella ottenuta con coloranti sintetici”. Spunti che rendono ancora più interessante lo sviluppo è rappresentato dalle possibili matrici di materiale utilizzabili come evidenzia un altro dei ricercatori come Francesco Bonaccorso, il quale rileva che “l’opportunità di sfruttare coloranti vegetali provenienti da scarti alimentari e di produzione per la conversione di energia solare, insieme con l’impiego di nanomateriali come ad esempio il grafene al posto di materiali preziosi (platino) e rari (indio, componente dell’ossido di stagno ed indio), potrebbe dare il via alla realizzazione di celle solari di prossima generazione sempre più economiche e al contempo ecosostenibili”. Un fronte che si amplia sempre di più, quello che il mondo vegetale è in grado di fornire ai nuovi sviluppi del fotovoltaico di terza generazione, capace di conferire davvero livelli di sostenibilità ai nuovi prodotti, impensabili fino a qualche anno fa con nuove grandi prospettive di integrazione architettonica, tanto importanti per proseguire la diffusione del fotovoltaico.

A seguire un interessante servizio del TG2, anche se datato (2013) sulla nuova linea di ricerca del CNR di Messina.

Sauro Secci

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