CNR, nuovi materiali migliorano l’efficienza dei pannelli fotovoltaici

Lo dimostra un parco realizzato a Creta dai ricercatori con materiali, quali perovskite e grafene e altri materiali bidimensionali in sostituzione del silicio

Pubblicato il 29 giugno 2022

Un parco solare di 4,5 metri quadrati ad Heraklion, sull’isola di Creta, realizzato con pannelli fotovoltaici di terza generazione basati su nuovi materiali, quali perovskite e grafene e altri materiali bidimensionali in sostituzione del silicio, è stato realizzato dai ricercatori italiani dell’Università di Roma Tor Vergata, della start-up BeDimensional Spa, Greatcell Solar Italia Srl Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISM) e dell’Università di Siena, insieme all’Università ellenica del Mediterraneo. La ricerca è stata pubblicata su Nature Energy. Il parco solare nasce nell’ambito delle attività di trasferimento tecnologico dell’iniziativa europea Graphene Flagship, volte a testare nuovi dispositivi a base di grafene e altri materiali bidimensionali in applicazioni concrete. I test eseguiti sui nuovi pannelli hanno dimostrato che i nuovi materiali sono vantaggiosi in termini di prestazioni e di impatto ambientale, rappresentando una pietra miliare verso la fase di commercializzazione di questa tecnologia fotovoltaica. La tecnologia delle celle solari a perovskite è caratterizzata da bassi costi di produzione un’elevata efficienza di conversione, simile alle celle solari in silicio monocristallino di ultima generazione, che possono convertire circa il 26% dell’energia solare in elettricità. I materiali bidimensionali (2D) sono elementi fondamentali di questo dispositivo in quanto migliorano l’efficienza e, soprattutto, la durata, che è la chiave per il percorso verso l’industrializzazione.

 

Il team ha integrato nove pannelli solari per un’area totale di 4,5 metri quadrati e li ha installati a Heraklion (Creta), insieme ai necessari componenti elettronici di potenza, ai sistemi per acquisizione dati e una stazione meteorologica. I ricercatori hanno misurato le prestazioni e la stabilità del parco solare per 9 mesi dopo la sua installazione, dimostrando che la potenza generata è in grado di alimentare l’attrezzatura di laboratorio. Se messo in collegamento con la rete elettrica, il parco solare potrebbe iniettare nel sistema un’energia pari 546 kWh, supportando così i consumi della popolazione in modo sostenibile. “Siamo stati in grado di dimostrare che l’uso di materiali bidimensionali come il grafene è importante per modulare le proprietà delle celle solari a perovskite non solo nei test di laboratorio ma anche su pannelli di ampia area in condizioni reali, aumentando così la maturità di questa tecnologia” afferma Aldo di Carlo, Direttore dell’Istituto di Struttura della Materia del CNR e Deputy del Work Package “Energy Generation” della Graphene Flagship.

 

“Il miglioramento dell’efficienza e della stabilità dei pannelli solari in perovskite con grafene e altri materiali bidimensionali rappresenta un risultato cardine nel percorso di innovazione tecnologica che la Graphene Flagship sta proponendo a livello Europeo e Mondiale”, dichiara Francesco Bonaccorso, cofondatore e Direttore Scientifico della start-up Bedimensional, visiting scientist dell’IIT e Deputy del Work Package “Innovation” della Graphene Flagship. I test all’aperto del nuovo parco solare hanno condotto alla produzione di una potenza in uscita superiore a 250 W, che è simile a quella sviluppata da 60 celle di silicio cristallino assemblati in pannelli solari. Inoltre, poiché la temperatura influisce sulle prestazioni dei pannelli solari, i ricercatori hanno confrontato i nuovi pannelli di perovskite/grafene con le tecnologie presenti in commercio al variare della temperatura, osservando che i nuovi pannelli hanno una caduta di tensione a circuito aperto inferiore rispetto a quelli in silicio anche quando le temperature raggiungono i 70 °C. Questa è una caratteristica promettente che può consentire la realizzazione di sistemi fotovoltaici con efficienza di conversione elevate per applicazioni esterne soprattutto in vista del loro utilizzo nei paesi caldi.

 

È stata inoltre eseguita una valutazione del ciclo di vita (LCA) per valutare la sostenibilità dei processi di produzione, laminazione e installazione dei pannelli solari, secondo gli standard ISO 14040-14044. I ricercatori hanno identificato che l’evaporazione dell’oro nell’elettrodo posteriore rappresenta la fase più critica in termini di sostenibilità della produzione di questi pannelli solari. Il modello LCA indica che la sostituzione dell’oro con il grafene associato ad altre modifiche ne riduce l’impatto ambientale: produrre 1 kWh di elettricità con questo parco solare ottimizzato ha un’impronta ambientale inferiore di circa il 50% rispetto all’utilizzo dei mix di elettricità attualmente utilizzati in Europa.

 

Franco Metta



Contenuti correlati

  • EnergRed caro energia
    Caro energia? La soluzione esiste, ed è il solare in autoconsumo

    Nel comparto dell’energia sta accadendo ciò che fino ad oggi non si era mai verificato. La situazione sembra irreversibile e così molti operatori del mercato dell’energia stanno cominciando ad arrendersi. A lanciare l’allarme questa volta è EnergRed,...

  • H-ZEB_Benevento
    Edificio zero emissioni a idrogeno: ecco l’H-ZEB di Benevento

    L’edificio residenziale ad energia quasi zero (nZEB – nearly Zero Energy Building) di Benevento, diventa un edifico H-ZEB (Hydrogen Zero Emission Building) arricchendosi di nuove tecnologie che traguardano la transizione energetica attraverso l’utilizzo dell’idrogeno. L’edifico, che rappresenta...

  • Gefran KE SIL2
    Soluzioni Gefran per il controllo della pressione dei sali fusi nei Sistemi di Concentrazione Solare

    I Sistemi di Concentrazione Solare (CSP – Concentrated Solar Power) rappresentano oggi uno strumento sicuro e sostenibile per la produzione di energia, termica ed elettrica. Si tratta, infatti, di vere e proprie centrali termoelettriche, in cui un...

  • Energie rinnovabili, tre miti da sfatare sul fotovoltaico

    Le energie rinnovabili sono destinate ad una crescita estremamente importante nei prossimi anni. In Europa si stima infatti che entro il 2026 il solo fotovoltaico potrebbe costituire quasi la metà della potenza energetica globale. Il 2021 si...

  • CNR, un idrogeno sempre più verde

    Ricercatori dell’Istituto di chimica dei composti organometallici del Consiglio nazionale delle ricerche in collaborazione con l’ETH di Zurigo hanno scoperto che la produzione di idrogeno verde dall’acqua può essere promossa da singoli atomi di rutenio. I ricercatori...

  • fotovoltaico
    A Solar Exhibition and Conference il fotovoltaico contro il caro energia

    Se l’Italia autorizzasse 60 gW di nuova potenza da fonti rinnovabili, potremmo ridurre della metà il prelievo di gas dalla Russia. È una delle soluzioni che si possono adottare per circoscrivere la crisi energetica data dal vertiginoso...

  • Etna vulcano emissioni CO2
    Vulcani, l’Etna emette quantità eccezionali di CO2

    L’Etna emette quantità di CO2 molto superiori a quelle di altri vulcani attivi e ciò si deve a serbatoi di carbonio profondi presenti sotto l’Italia meridionale, che liberano anidride carbonica a causa del movimento della placca ionica....

  • segula technologies wind my roof
    Energia mista da eolico e solare grazie agli innovativi WindBoxes

    Con il sostegno di Segula Technologies, gruppo di ingegneria globale, e della sua filiale Simra per la produzione, la startup francese Wind my Roof intende raccogliere questa sfida proponendo “WindBoxes“, i primi moduli ibridi solare/eolico per i...

  • Fotovoltaico, il rendimento delle celle aumenta con le vernici ibride

    Il settore energetico è responsabile di circa tre quarti delle emissioni di CO2 globali: la fine della dipendenza dai combustibili fossili è il prerequisito per raggiungere gli obiettivi di transizione energetica entro il 2050, come emerso dal...

  • barometro del fotovoltaico 2021 elmec solar
    Fotovoltaico, il potenziale nascosto di Piemonte, Sicilia Liguria

    Elmec Solar, azienda di Brunello (VA) del gruppo Elmec che si occupa di installare e manutenere impianti fotovoltaici residenziali e industriali, introduce la terza edizione del Barometro del Fotovoltaico in Italia con la focalizzazione sulle aree della...

Scopri le novità scelte per te x