Nuove sfide e nuove applicazioni per le celle fotovoltaiche organiche

Processi più semplici e sicuramente meno costosi sia in termini economici che energetici rispetto a quelli comunemente impiegati nella produzione di dispositivi fotovoltaici convenzionali, elaborati dal Centro per le Ricerche per le Energie Non Convenzionali dell’Istituto Eni Donegani.

di Andrea Bernardi e Luca Longo di Eni Corporate – Direzione Ricerca e Innovazione Tecnologica (Centro Ricerche per le Energie Non Convenzionali, Istituto Eni Donegani)

Un esempio applicativo: calcolatrice solare flessibile alimentatada un modulo OPV

Tra le tecnologie non convenzionali per la produzione di energia elettrica dalla luce solare, il fotovoltaico organico (OPV) ha visto crescere negli ultimi anni l’interesse della comunità scientifica e ha iniziato a essere oggetto di importanti iniziative di sviluppo tecnologico. Questa tecnologia, tra le più recenti nel panorama delle opzioni fotovoltaiche, si basa sull’uso di polimeri e altre molecole organiche per la conversione della radiazione solare in corrente elettrica e presenta una serie di peculiarità che la distinguono dalle tecnologie concorrenti e che potrebbero rappresentare importanti elementi di competitività.

Principale tratto distintivo della tecnologia risiede nella possibilità di sciogliere i materiali utilizzati all’interno di inchiostri, e di impiegare processi di stampa – simili a quelli comunemente utilizzati nell’industria tipografica – per la fabbricazione dei moduli. Questi processi risultano più semplici e sicuramente meno costosi sia in termini economici che energetici rispetto a quelli comunemente impiegati nella produzione di dispositivi fotovoltaici convenzionali.

è dunque possibile stampare, su substrati quali il PET e altre plastiche, moduli leggeri e flessibili di diversa forma e colore. Ne derivano vantaggi in fase di trasporto e di installazione e una grande facilità di integrazione in una vasta gamma di prodotti (prodotti di consumo che considerino il design un fattore premiante, applicazioni outdoor come tende e ombrelloni, pannelli per l’istallazione in aree remote, ecc.).

Ulteriori caratteri distintivi dell’OPV sono la buona efficienza in luce indiretta e in condizioni di bassa illuminazione e la buona risposta in luce artificiale. In queste condizioni L’OPV può competere con successo con le tecnologie tradizionali, divenendo un ottimo candidato per l’integrazione in edifici ed elementi architettonici, o per applicazioni indoor.

I materiali costituenti celle OPV possono essere stampati su supporti plastici, leggeri, e molto flessibili.

Analisi di mercato condotte da società leader di settore (Lux research, IDTech, Nanomarkets, OE-A) sono concordi nell’identificare l’elettronica di consumo (alimentazione di piccoli dispositivi, sensori, display, ecc.) come possibile entry market, la (micro)generazione di corrente in aree remote come mercato di medio termine e la building integration (BIPV) come frontiera traguardabile al raggiungimento della piena maturità tecnologica e quindi di una sensibile riduzione degli attuali costi dell’energia prodotta.

Dal 2007 eni, presso il Centro Ricerche per le Energie Non Convenzionali – Istituto eni Donegani di Novara, ha avviato una attività di ricerca nel settore del fotovoltaico organico volto allo sviluppo di materiali per l’OPV e alla definizione di processi di stampa scalabili con la finalità di aumentare le performance e ridurre i costi dei prodotti finali. Le attività svolte hanno permesso di raggiungere efficienze superiori al 5% su celle di laboratorio di piccole dimensioni con materiali proprietari e di mettere a punto un processo Roll to Roll per la stampa di moduli di dimensione fino a 100 cm2 .

Eni ha in corso un progetto di sviluppo della tecnologia che prevede l’installazione e messa in funzione di una linea dimostrativa che permetta di stampare rotoli continui contenenti moduli di dimensione fino a 30×40 cm2.

Il progetto fornirà importanti indicazioni per un serio assessment tecnologico, per valutare le reali potenzialità dell’OPV e per guidare i successivi passaggi alla fase industriale.

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