Un fotovoltaico più efficiente grazie ai nanomateriali bidimensionali avanzati

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Ricercatori del Cnr-Ipcf e Cnr-Ism, in collaborazione con altri prestigiosi centri di ricerca e innovazione tecnologica, hanno riassunto i recenti studi e lo stato dell’arte sulle applicazioni di nanomateriali bidimensionali avanzati nel fotovoltaico di nuova generazione. Lo studio, che ha fornito una panoramica generale e le potenzialità dei materiali bidimensionali per migliorare le performances di celle solari di diversa tecnologia, è stato pubblicato su Chemical Society Review.

Nanomateriali bidimensionali e celle solari di nuova generazione

La ricerca nasce in seguito allo sviluppo di nanomateriali bidimensionali ottenuto dal gruppo di ricerca di Francesco Bonaccorso dell’Istituto italiano di tecnologia (del quale fa parte Sebastiano Bellani, BeDimensional S.p.A. e IIT) e dall’esperienza nel fotovoltaico di nuova generazione maturata da Antonino Bartolotta e Giuseppe Calogero -ricercatori dell’Istituto per i processi chimico-fisici (Cnr-Ipcf)–  e da Aldo Di Carlo, direttore dell’Istituto di struttura della materia (Cnr-Ism) e membro del Centre for Hybrid and Organic Solar Energy dell’Università di Roma Tor Vergata.

In tale attività sono stati coinvolti Giulia Grancini (Università di Pavia), esperta di perovskite bidimensionali, Antonio Agresti (The Centre for Hybrid and Organic Solar Energy dell’Università di Tor Vergata), esperto di celle e moduli solari a perovskite, e Emmanuel Kymakis (Hellenic Mediterranean University), leader del gruppo di lavoro su dispositivi di conversione energetica della Graphene Flagship.

Lo studio dei ricercatori

Lo studio “Solution-processed two-dimensional materials for next-generation photovoltaics” pubblicato su Chemical Society Review, rivista del gruppo editoriale Royal Society of Chemistry, raccoglie gli studi del gruppo di ricerca e le conoscenze finora prodotte a livello mondiale nell’utilizzo di nanomateriali bidimensionali, tra cui il grafene, in celle solari di nuova generazione.

Tale studio parte dal fatto che la richiesta di energia è in continua crescita, e una delle soluzioni chiave per soddisfare tale richiesta è sviluppare un fotovoltaico più efficiente utilizzando materiali avanzati come il grafene e altri materiali bidimensionali (2D), tra cui le perovskiti, alcuni materiali flessibili organici e materiali nano strutturati. Lo studio parte dal catalogare tutti i materiali bidimensionali che possono essere utilizzati per la costruzione di dispositivi fotovoltaici di nuova generazione; quindi delinea una panoramica delle tecnologie fotovoltaiche attualmente in fase di sviluppo (quali celle solari a peroviskite, celle solari a colorante sensibilizzatore, celle solari organiche, celle solari a film sottile, ecc..).

Infine, viene delineato un piano strategico per la realizzazione di dispositivi fotovoltaici ad elevata efficienza, facendo così emergere le varie possibilità di ottenere dispositivi fotovoltaici in grado di alimentare con elettricità pulita e rinnovabile sia gli edifici sia molti apparati elettronici e/o elettrici: da “finestre intelligenti” che producono energia elettrica, a pannelli solari flessibili per alimentare dispositivi portatili, a pannelli solari bifacciali con i quali costruire centrali solari più efficienti.