Skip to Content
| Segui QualEnergia.it su Facebook Twitter LinkedIn

Il futuro del fotovoltaico organico

Michael Grätzel, l'inventore delle celle fotovoltaiche dye-sensitized, quelle costruite con tinture organiche, vince il Millennium Technology Price. Un segnale di fiducia nei confronti di una tecnologia che, grazie a prezzi molto bassi e flessibilità applicativa, promette molto in un futuro non lontanissimo.

"Per la sua invenzione e lo sviluppo delle celle solari organiche, conosciute come 'celle Grätzel', il cui eccellente rapporto prezzo-prestazioni consentirà loro di avere un enorme potenziale per entrare nel futuro portafoglio delle tecnologie energetiche". Recita così la dedica del Millennium Technology Price, assegnato  il mese scorso a Michael Grätzel, direttore del laboratorio di fotonica dell'Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna, assieme a 800mila euro da investire nella ricerca.

Il premio finlandese per l'innovazione tecnologica - nato nel 2004, quando è andato a Tim Berners-Lee, l'inventore del world wide web e assegnato ad anni alterni – in questa edizione è stato vinto appunto dall'inventore delle celle fotovoltaiche organiche (dye-sensitized solar cell), celle a film sottile costruite usando una combinazione di diossido di titanio e di tinture organiche che promettono di abbattere i costi rispetto alle tradizionali in silicio mono o policristallino, ma anche rispetto ai film sottili attualmente sul mercato.

Scoperte negli anni '70 e da allora oggetto di continua ricerca, questo tipo di cella che imita il processo della fotosintesi clorofilliana, secondo il comitato internazionale del concorso ha tutte le carte in regola per ritagliarsi un ruolo da protagonista nel mondo del fotovoltaico. Un riconoscimento che arriva proprio mentre questa tipologia di celle comincia ad essere commercializzata.
L'interesse per questa tecnologia da qualche anno è molto alto. In Italia ad esempio è nato a fine 2006, per volontà della Regione Lazio e del Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Università di Roma Tor Vergata, un polo per la ricerca e l'industrializzazione della tecnologia (il Chose (Qualenergia.it, Il nuovo fotovoltaico parla italiano). Alcune aziende, come la britannica G24 Innovations o l'australiana Dyesol, intanto hanno già iniziato a vendere prodotti basati su questa tecnologia, mentre molte altre, anche grandi come Sony, sarebbero in procinto di farlo.

Senza scendere nelle problematicità tecniche, si possono comunque evidenziare alcuni vantaggi di queste celle. Primo fra tutti il prezzo dato dalla semplicità di costruzione e dai materiali utilizzati. Si parla di un costo per watt di circa un decimo rispetto ai moduli tradizionali e circa la metà rispetto a quelli a film sottile. I film sottili in commercio sono realizzati in gran parte con cadmio e tellurio, materiali piuttosto rari; le celle organiche sono invece costruite con materiali economici e disponibili in quantità: principalmente (oltre al vetro) biossido di titanio e tinture a base di pigmenti organici sintetizzati biologicamente, a partire ad esempio anche dai mirtilli o dalle melanzane. Oltre a questo, la costruzione è semplice (vedi video), molto meno dispendiosa in termini di energia consumata rispetto alle tecnologie concorrenti e inoltre non vengono utilizzate sostanze tossiche.

A questo si aggiungano alcune caratteristiche tecniche che rendono le celle organiche potenzialmente interessanti: con un'efficienza in laboratorio dell'11% (paragonabile a quella dei film sottili più efficienti), sono l'ideale per applicazioni estensive. Ottengono ottimi risultati con bassa insolazione e grazie al tipo di costruzione disperdono il calore più in fretta, di modo che le alte temperature ne compromettono le prestazioni in maniera minore rispetto alle altre tecnologie. Uno dei problemi da risolvere è legato, oltre alla stabilità elettrica generale della cella, all'uso di elettroliti liquidi (ma si stanno studiando alternative come gel e altri materiali) che ghiacciano alle basse temperature, bloccando così la produzione elettrica.

Le celle organiche sono inoltre flessibili, resistenti e possono essere anche trasparenti, aspetto che apre al fotovoltaico una serie di applicazioni inedite. Già in commercio ci sono capi d'abbigliamento e borse corredati di celle fotovoltaiche organiche, mentre molto si potrebbe fare nell'integrazione edilizia. L'esempio lo fornisce lo stesso Grätzel, illustrando la tecnologia al Guardian: una pellicola trasparente per i vetri; un'applicazione già possibile anche usando gel fotovoltaico al silicio amorfo, ma con una grossa differenza: se il costo a watt del gel al silicio si aggira sui 2 euro, quello della pellicola a celle organiche previsto da Fujikura, la ditta giapponese che la sta per commercializzare, sarebbe sui 36 centesimi.
 
Probabilmente le celle organiche non rappresentano ancora il futuro (commerciale) immediato del fotovoltaico, ma insieme ad altre tecnologie innovative, come le nanostrutture, sono linee di ricerca e sviluppo da intensificare nei prossimi anni per arrivare a produzioni industriali significative, magari già entro la fine del decennio.