Finestre intelligenti al grafene per energia pulita low cost

Il team di ricerca coadiuvato da Francesco Bonaccorso dei Graphene Labs dell’Istituto Italiano di Tecnologia e da Aldo Di Carlo del Polo Solare Organico Regione Lazio (CHOSE) dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, ha recentemente pubblicato sulla rivista internazionale Nanoscale uno studio che apre la strada allo sviluppo di nuovi pannelli fotovoltaici al grafene, semitrasparenti, colorati e a basso costo. Sarà così possibile rendere finestre ed altre superfici esposte alla luce solare intelligenti, in grado cioè di produrre energia pulita dalla radiazione luminosa senza bloccarne il percorso, come invece avviene con le celle fotovoltaiche tradizionali.

I ricercatori IIT-CHOSE hanno realizzato un modulo solare al grafene di circa 50 centimetri quadrati, il più grande mai realizzato con questo nuovo materiale, basato sulla tecnologia dye-sensitized solar cell (DSSC), che sarà possibile vedere dal vivo durante la prossima edizione di Technology Hub (fieramilanocity, 7-9 giugno). La DSSC è una tecnica sulla quale sia gruppi di ricerca sia aziende nel mondo stanno investendo risorse per il suo sviluppo e ottimizzazione. In questo studio il platino, normalmente presente in questa tipologia di moduli fotovoltaici, è stato interamente sostituito dal grafene, con un abbattimento del costo di circa diecimila volte. Inoltre il grafene, in forma di inchiostro, è stato applicato al pannello mediante deposizione spray, metodologia facilmente scalabile anche a livello industriale.

Questo è il primo prototipo di pannello solare che usa grafene per ridurre i costi mantenendo rese energetiche confrontabilicon la tecnologia tradizionale, basata sul platino. Si prevede che, con qualche ulteriore modifica, si possa aumentare notevolmente la resa energetica pur mantenendo i costi molto ridotti. Nel prototipo sviluppato, infatti, l’elettrolita usato (iodo- ioduro) è quello ideale per il platino ma non per il grafene, con la sostituzione di un elettrolita adeguato le performance energetiche migliorerebbero drasticamente.

“Stiamo sviluppando un modulo fotovoltaico costruito ad hoc per il grafene che sarà semitrasparente e più economico dei pannelli fotovoltaici attualmente in commercio” racconta Francesco Bonaccorso, “la forza del nostro lavoro è la facilità di scalabilità a livello industriale e la semplicità con cui il grafene in forma di inchiostro può inserirsi in contesti industriali già esistenti, senza significativi investimenti in macchine o infrastrutture” conclude il ricercatore IIT responsabile dello studio.

“La sostituzione del platino è anche necessaria per la stabilità del pannello” commenta Aldo DI Carlo, “a lungo andare il platino può corrodersi e indurre una decomposizione dell’elettrolita, problemi che vengono risolti con l’utilizzo del grafene.”

Le tecniche di produzione dei pannelli al grafene si potrebbero già facilmente implementare industrialmente senza modificare sostanzialmente le linee produttive. Inoltre recentemente è stata fondata BeDimensional la startup che vede tra i soci fondatori anche Francesco Bonaccorso e produrrà in quantità elevate inchiostro al grafene destinato alle imprese.

Sarà così presto possibile usufruire delle molteplici caratteristiche di questo nuovo materiale – conduttività termica ed elettrica, flessibilità, resistenza, trasparenza – non solo nel settore del fotovoltaico ma anche in numerosi altri settori di applicazione.

Questa tecnologia è stata sviluppata nell’ambito della Graphene Flagship, il progetto bandiera in cui la Comunità Europea ha investito 1 miliardo di euro per 10 anni e in cui i Graphene Labs dell’IIT di Genova e il CHOSE dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” giocano un ruolo di primo piano, trasformando studi di base e applicati sul grafene in tecnologie presto disponibili sul mercato.

Approfondimenti

Controllare i costi con il metodo dell’Earned Value

Il metodo dell’Earned Value permette non solo un rapido confronto di quanto è stato fatto in relazione con la baseline del progetto ma anche di formulare previsioni sui costi ancora da sostenere. Nella gestione dei progetti industriali con logica waterfall,

Attualità

Il futuro della robotica: intelligente, adattabile e al nostro fianco

Negli ultimi anni la robotica ha compiuto progressi straordinari, ma secondo le analisi di McKinsey pubblicate a luglio ci troviamo soltanto all’inizio di una trasformazione molto più profonda. Un progresso straordinario Finora i robot sono stati utilizzati prevalentemente per svolgere

Design thinking

La nuova era della propulsione elettrica in-wheel

Tecnologia brevettata, efficienza record e modularità senza precedenti: Halodrive è il motore che riscrive le regole della mobilità elettrica. Nel contesto della transizione globale verso la mobilità elettrica, la vera innovazione non risiede soltanto nella sostituzione del motore a combustione

Tips&Tricks

Tolleranza proiettata: come (e quando) evita disastri nei montaggi

Anche un foro conforme a disegno può compromettere un montaggio. La tolleranza proiettata consente di controllare gli effetti dell’inclinazione degli assi degli elementi di fissaggio, migliorando l’affidabilità degli assemblaggi e la verifica metrologica con CMM. Si consideri come esempio il