Pannelli fotovoltaici: ecco la soluzione che unisce produzione di energia e accumulo

I ricercatori dell’Università di Cordoba e del Max Planck Institute for Solid State Research (Germania) stanno lavorando alla progettazione di una batteria solare realizzata con un materiale abbondante, non tossico e facilmente sintetizzabile composto da nitruro di carbonio 2D, cioè in distribuzione bidimensionale. Un’altra idea di pannello fotovoltaico innovativo.

Mentre la tecnologia delle celle solari continua a guadagnare slancio, i ricercatori stanno esplorando nuove strade per sviluppare dispositivi multifunzionali in grado di catturare e immagazzinare energia sullo stesso materiale, per evitare che agli impianti di fotogenerazione corrispondano anche costosi impianti di accumulo.

Nel processo che intercorre tra la raccolta della luce da parte della cella solare e l’utilizzo dell’energia su richiesta, l’immagazzinamento gioca un ruolo cruciale, poiché la disponibilità di energia solare è intrinsecamente intermittente.

Per facilitare questo processo di accumulo e affrontare problemi come l’impatto ambientale dell’estrazione, il riciclaggio o la scarsità di alcuni dei materiali necessari per le batterie convenzionali, è nato il concetto di batteria solare. Le batterie solari immagazzinano l’energia in eccesso generata dai pannelli solari, che può essere utilizzata quando serve.

Ora, il ricercatore dell’Università di Cordoba Alberto Jiménez-Solano, insieme a un team dell’Istituto Max Planck, ha condotto uno studio in cui ha esplorato le caratteristiche di progettazione di una batteria solare realizzata con un materiale basato sul nitruro di carbonio 2D. A tal fine, il team è riuscito a sintetizzare un materiale in grado di assorbire la luce e di immagazzinare l’energia per utilizzarla successivamente su richiesta.

Il materiale (nitruro di potassio 2D, poli(eptazina imide), K-PHI) è normalmente in polvere o in sospensioni acquose di nanoparticelle. Pertanto, i ricercatori hanno prima trovato un modo per depositare un sottile strato di questo materiale, creando una struttura stabile per avviare la produzione di un dispositivo fotovoltaico.

Il dispositivo è costituito da un vetro ad alta trasparenza con un rivestimento conduttivo trasparente per consentire il trasporto del carico e una serie di strati di materiali semitrasparenti e un altro vetro conduttivo che chiude il circuito. Il sistema risultante può assorbire la luce su entrambi i lati, essendo semitrasparente.

Combinando simulazioni ottiche ed esperimenti fotoelettrochimici, i ricercatori sono in grado di spiegare le caratteristiche delle elevate prestazioni di questa batteria solare nel catturare la luce solare e immagazzinarne energia.

Il progetto dimostra le prestazioni di questo dispositivo, realizzato con un materiale innocuo, abbondante ed ecosostenibile (estratto dall’urea), facile da sintetizzare. Nella fase successiva, i ricercatori intendono studiarne il funzionamento in varie situazioni al di fuori del laboratorio e adattarlo a diverse possibilità ed esigenze di produzione.

Se la produzione dei prototipi e l’industrializzazione procederanno in modo corretto fra qualche anno potremo dire addio ai costosi impianti  di accumulo domestici per i pannelli fotovoltaici.