Il fotovoltaico al “succo di mirtillo” che si ispira ai processi di stampa

Il fotovoltaico di domani, forse, sarà ancora al silicio, ma quello di dopodomani avrà bisogno di parole nuove per essere raccontato: organico, flessibile, integrabile nelle facciate di vetro, negli abiti, nei dispositivi elettronici. Non si tratta di fantascienza. Questi nuovi pannelli solari sono già realtà in diversi laboratori italiani e a Roma esiste addirittura un centro di ricerca dedicato, il Polo per il Solare Organico (CHOSE, cioè Center for Hybrid and Organic Solar Energy) della Regione Lazio, nato nel 2006 dalla collaborazione con l’Università di Roma Tor Vergata.

Una realtà che coinvolge una trentina di ricercatori e diversi Dipartimenti. I laboratori sono circa mille metri quadrati. Un fiore all’occhiello del nostro Paese, perché, come spiega Aldo Di Carlo, co-direttore del centro insieme al collega Franco Giannini, se «le ricerche di base sul fotovoltaico di nuova generazione sono presenti in molte università e centri di ricerca italiani come il Cnr e l’Enea», Chose «si spinge verso la definizione di un processo di industrializzazione, caratteristica abbastanza unica nel panorama nazionale e simile a iniziative analoghe avviate in alcuni Paesi europei, come Germania e Gran Bretagna, in USA e in Giappone». Dopo cinque anni di attività, il Polo «ha formato più di cento studenti tra laureandi, studenti di master, dottorandi, assegnisti e post doc, ha avviato tre spin-off e una start-up su attività collegate al fotovoltaico e ha dato vita al Consorzio Dyepower per l’industrializzazione del processo produttivo del fotovoltaico organico su vetro».

Spesso, i non addetti ai lavori li chiamano pannelli “al succo di mirtillo”, ma le cose sono un po’ più complicate. E molto affascinanti. Nelle celle studiate dal Chose, «il materiale attivo che converte la radiazione solare in carica elettrica non è un semiconduttore inorganico come il silicio, ma è formato da molecole organiche», spiega Di Carlo, che è anche professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica di Tor Vergata. Allo scopo, possono essere utilizzati «sia pigmenti a base vegetale, come le antocianine derivate, ad esempio, dai frutti di bosco, che quelli sintetizzati chimicamente in modo da massimizzare l’assorbimento dello spettro solare». Gli ultimi sono più efficienti: 12% contro l’1% del succo di mirtillo. E recentemente sono anche stati sperimentati dei «veri e propri complessi proteici foto sintetici, estratti, per esempio, dalle foglie di spinaci».

Il grosso vantaggio di tutti questi materiali è che «possono essere depositati su larghe aree e a costi molto ridotti, sia in soluzione liquida come veri e propri inchiostri o paste, o attraverso semplici processi di evaporazione». Un po’ come se si stampasse un giornale, e il Polo, infatti, per definire dei processi di fabbricazione delle celle, si sta ispirando alle «metodologie tipiche dell’industria della stampa, come ad esempio la serigrafia o la stampa a getto di inchiostro, riducendo così gli alti costi di materiale e di processo tipici dell’industria fotovoltaica convenzionale».

Le prospettive sono avveniristiche e incoraggianti: «La possibilità di realizzare celle fotovoltaiche flessibili apre numerosi scenari di notevole impatto e con applicazioni di ogni tipo: dall’integrazione architettonica in edifici e in piccoli dispositivi elettronici, fino all’applicazione su abiti, tende e tessuti».

Ma come funzionano effettivamente queste celle fotovoltaiche? Quelle sensibilizzate a colorante (“dye sensitized solar cell” o Dsc), su cui si concentra Chose, «ispirandosi al processo di fotosintesi clorofilliana, utilizzano una miscela di materiali in cui un pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri componenti estraggono la carica per produrre elettricità. La struttura base di una cella organica, detta “a sandwich”, è composta da un substrato, generalmente vetro ma anche plastica flessibile, e da una o più sottilissime pellicole, che contengono i materiali fotoattivi, frapposte tra due elettrodi conduttivi di cui almeno uno trasparente».

Se di questi pannelli esistono già diversi prototipi perfettamente funzionanti, per passare dal laboratorio alla produzione industriale devono essere risolte una serie di criticità, tra cui «la riduzione di efficienza» dovuta allo strato trasparente posizionato sopra gli elettrodi e «l’isolamento  della cella dai fattori atmosferici come ossigeno e acqua». E sembra che Chose abbia imboccato la strada giusta, visto che insieme alla Regione Lazio e ad altre società è in corso un progetto per integrare il fotovoltaico organico flessibile nelle tende utilizzate dalla Protezione Civile nei casi di emergenze. Che diventano smart e si producono l’energia da sole.

Veronica Ulivieri