Realizzato il primo pannello fotovoltaico al grafene di grandi dimensioni, lo studio pubblicato sulla rivista internazionale Nanoscale apre la strada ad una nuova generazione di pannelli solari semitrasparenti e low cost.
Il team di ricerca coadiuvato da Francesco Bonaccorso dei Graphene Labs dell’Istituto Italiano di Tecnologia e da Aldo Di Carlo del Polo Solare Organico Regione Lazio (CHOSE) dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, ha recentemente pubblicato sulla rivista internazionale Nanoscale uno studio che apre la strada allo sviluppo di nuovi pannelli fotovoltaici al grafene, semitrasparenti, colorati e a basso costo. Sarà così possibile rendere finestre ed altre superfici esposte alla luce solare intelligenti, in grado cioè di produrre energia pulita dalla radiazione luminosa senza bloccarne il percorso, come invece avviene con le celle fotovoltaiche tradizionali.
I ricercatori IIT-CHOSE hanno realizzato un modulo solare al grafene di circa 50 centimetri quadrati, il più grande mai realizzato con questo nuovo materiale, basato sulla tecnologia dye-sensitized solar cell (DSSC), che sarà possibile vedere dal vivo durante la prossima edizione di Technology Hub (fieramilanocity, 7-9 giugno). La DSSC è una tecnica sulla quale sia gruppi di ricerca sia aziende nel mondo stanno investendo risorse per il suo sviluppo e ottimizzazione. In questo studio il platino, normalmente presente in questa tipologia di moduli fotovoltaici, è stato interamente sostituito dal grafene, con un abbattimento del costo di circa diecimila volte. Inoltre il grafene, in forma di inchiostro, è stato applicato al pannello mediante deposizione spray, metodologia facilmente scalabile anche a livello industriale.
Questo è il primo prototipo di pannello solare che usa grafene per ridurre i costi mantenendo rese energetiche confrontabili con la tecnologia tradizionale, basata sul platino. Si prevede che, con qualche ulteriore modifica, si possa aumentare notevolmente la resa energetica pur mantenendo i costi molto ridotti. Nel prototipo sviluppato, infatti, l’elettrolita usato (iodo- ioduro) è quello ideale per il platino ma non per il grafene, con la sostituzione di un elettrolita adeguato le performance energetiche migliorerebbero drasticamente.
“Stiamo sviluppando un modulo fotovoltaico costruito ad hoc per il grafene che sarà semitrasparente e più economico dei pannelli fotovoltaici attualmente in commercio” racconta Francesco Bonaccorso, “la forza del nostro lavoro è la facilità di scalabilità a livello industriale e la semplicità con cui il grafene in forma di inchiostro può inserirsi in contesti industriali già esistenti, senza significativi investimenti in macchine o infrastrutture” conclude il ricercatore IIT responsabile dello studio.
“La sostituzione del platino è anche necessaria per la stabilità del pannello” commenta Aldo DI Carlo, “a lungo andare il platino può corrodersi e indurre una decomposizione dell’elettrolita, problemi che vengono risolti con l’utilizzo del grafene.”
Le tecniche di produzione dei pannelli al grafene si potrebbero già facilmente implementare industrialmente senza modificare sostanzialmente le linee produttive. Inoltre recentemente è stata fondata BeDimensional la startup che vede tra i soci fondatori anche Francesco Bonaccorso e produrrà in quantità elevate inchiostro al grafene destinato alle imprese.
Sarà così presto possibile usufruire delle molteplici caratteristiche di questo nuovo materiale – conduttività termica ed elettrica, flessibilità, resistenza, trasparenza – non solo nel settore del fotovoltaico ma anche in numerosi altri settori di applicazione.
Questa tecnologia è stata sviluppata nell’ambito della Graphene Flagship, il progetto bandiera in cui la Comunità Europea ha investito 1 miliardo di euro per 10 anni e in cui i Graphene Labs dell’IIT di Genova e il CHOSE dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” giocano un ruolo di primo piano, trasformando studi di base e applicati sul grafene in tecnologie presto disponibili sul mercato.
Per approfondimenti:
Simone Casaluci, Mauro Gemmi, Vittorio Pellegrini, Aldo Di Carlo, Francesco Bonaccorso
