Parco solare da 4,5 m2 con pannelli in perovskite e grafene: con i nuovi materiali l’impronta ambientale potrebbe essere ridotta del 50% 

Uno studio tutto italiano ha visto la sperimentazione, per circa 6 mesi, dell’utilizzo di pannelli solari di terza generazione basati sia sulla perovskite che su materiali bidimensionali come il grafene.  

Obiettivo dello studio era dimostrare l’efficienza di pannelli solari in perovskite le cui interfacce sono state progettate con materiali bidimensionali come il grafene. 

Per fare ciò è stato creato un parco solare a Heraklion, la capitale dell’isola greca di Creta, creando un’infrastruttura con una superficie totale di 4,5 m² composta da 400 moduli appartenenti a nove innovativi pannelli solari che non utilizzano il silicio come materiale per facilitare la conduzione. 

Negli ultimi anni la necessità di sostituire il silicio è diventata un’esigenza, data la scarsa reperibilità del materiale e i costi elevati ad esso associato, compresi quelli relativi al trasporto dalla Cina, principale produttore al mondo di questo semiconduttore con circa 6,6 milioni di tonnellate all'anno. 

L'utilizzo di materiali alternativi come il grafene, un materiale che viene prodotto dal processo di esfoliazione dalla grafite, mira a risolvere il problema del silicio, come affermato da Francesco Bonaccorso, cofondatore e direttore scientifico della startup BeDimensional: "Il lavoro nasce da un progetto comunitario iniziato nell'ottobre del 2013 che ha coinvolto ricercatori e scienziati di ogni paese. Dieci anni di ricerca di base sul grafene e un miliardo di euro di budget hanno consentito di costruire le fondamenta per le tante applicazioni industriali di oggi. E il nostro è uno dei campi di impiego, appunto quello fotovoltaico". 

Mentre in un classico pannello fotovoltaico la generazione delle cariche elettriche e il loro trasporto avviene grazie alla presenza di un singolo materiale, in quelli di nuova generazione il passaggio avviene su diversi tipi.  

La “struttura a sandwich” dei pannelli fotovoltaici di terza generazione prevede strati esterni composti da perovskite, che hanno il compito di generare cariche elettriche, e strati interni composti da materiali bidimensionali come il grafene che hanno lo scopo di estrarre le cariche energetiche e di trasportarle verso il fotoanodo, ovvero l'elettrodo attraverso il quale entra la radiazione luminosa. 

Gli studiosi hanno appurato che la potenza prodotta dal parco solare a Creta aveva un’uscita superiore a 250 W, analoga a quella che può essere generata con l’utilizzo di 60 celle di silicio cristallino assemblate in un pannello da 160 x 90 cm. 

In particolare, dalla ricerca è emerso che il coefficiente di temperatura dei pannelli perovskite-grafene era la metà di quello dei pannelli al silicio e che, nonostante si debbano ancora migliorare i materiali di incapsulamento e il protocollo di laminazione per estendere ulteriormente la durata dei pannelli, l'efficienza massima raggiunta era pari al 18% contro il 26% del fotovoltaico tradizionale. 

Secondo i ricercatori, se i pannelli installati nel parco solare fossero ottimizzati, sarebbero in grado di produrre anche 1 kWh di elettricità, generando un'impronta ambientale del 50% inferiore rispetto a quella derivante dai pannelli fotovoltaici attualmente utilizzati in Europa. 

Lo studio è stato realizzato dai ricercatori dell'Università di Roma Tor Vergata, della startup BeDimensional S.p.A., Greatcell Solar Italia, l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l'Istituto di Struttura della Materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISM) e dell'Università di Siena, insieme all'Università ellenica del Mediterraneo.