Il fotovoltaico organico: cos'è, quali prospettive offre, vantaggi in termini di costi ed efficienza

Tra le nuove frontiere del fotovoltaico, quella del fotovoltaico organico (OPV, Organic Photovoltaic) è tra le tecnologie su cui enti e aziende di ricerca stanno investendo sempre maggiori quantità di denaro. Per il momento, questa tecnologia consente un abbattimento dei costi ma senza una maggiore efficienza

In cosa si differenzia, dunque, il fotovoltaico organico dal fotovoltaico tradizionale?

Nella sostituzione di pigmenti organici ai tradizionali semiconduttori inorganici. In sostanza, si tratta di celle solari di ultima generazione, ispirate al processo di fotosintesi clorofilliana, con una caratteristica struttura a strati: un substrato, costituito da vetro o plastica flessibile, una o più pellicole (contenenti i materiali fotoattivi, semiconduttori) e gli elettrodi conduttivi che separano i semiconduttori. In pratica, la luce solare è assorbita dalle pellicole fotoattive, generando, così, corrente elettrica.

Struttura a strati di una cella fotovoltaica organica
(Cella fotovoltaica organica a strati)

Ne esistono di tre tipi

  1. Le cosiddette celle Dye Sensitized Solar Cells (DSCC o DSC) o celle di Grätzel, in cui due vetrini conduttori (separati da biossido di titanio, materiale attivo e soluzione elettrolitica) fanno da elettrodi. In questo caso, il pigmento è sintetizzato attraverso i processi della chimica organica e il titanio è un ingrediente comune ed eco-compatibile (per intenderci compare in dentifrici, vernici idrosolubili per interni e creme solari).
  2. Celle organiche, dove la parte fotoattiva è totalmente organica (basata su composti del carbonio) o polimerica. In questo caso, le macromolecole organiche sono sì più leggere e meno fragili, ma, allo stesso tempo, hanno vita limitata per via della degradazione dei polimeri una volta esposti al sole. La loro efficienza massima è recentemente giunta al 4-5 %; sono, pertanto, in atto grossi sforzi in tal senso, anche attraverso l'introduzione di nano-cristalli inorganici nella matrice polimerica.
  3. Celle ibride organico/inorganico e biologico. Lo strato fotoattivo è, in questo caso, costituito da materiale organico mescolato con materiali inorganici, buoni conduttori di elettroni.

Ma i quali sono i vantaggi di questa nuova frontiera del fotovoltaico?

In sostanza, un considerevole abbattimento dei costi, anche in ragione delle tecniche realizzative, particolarmente economiche (si pensi alla litografia, che fabbrica dispositivi semiconduttori sagomando o alternando le forme preesistenti sul materiale depositato) a confronto con i materiali a base di silicio del fotovoltaico tradizionale. Rispetto a questo, inoltre, il fotovoltaico organico presenta il vantaggio di poter essere utilizzato su aree più vaste e con moduli solari più flessibili, attraverso soluzioni liquide o veri e propri inchiostri, paste e pellicole; nulla a che vedere con il dispendio energetico, economico e ambientale derivante dalla liquefazione, dalla cristallizzazione e dal drogaggio del silicio. Il risparmio di materiale rispetto ai metodi tradizionali è di oltre il 90 %, con una più che notevole riduzione dell'impianto ambientale.

Per quanto, però, il fotovoltaico organico sia sostanzialmente bio- ed eco-compatibile, allo stato attuale sono necessari studi più approfonditi, che diano stabilità e implementino le performances delle celle solari organiche. Del resto, sembra proprio che ne valga la pena; si stima che dai circa 6-12 €/Wp di spesa per gli odierni pannelli in silicio si potrà scendere a circa 2 €/Wp o meno, rendendo estremamente competitivo il fotovoltaico in materia di produzione di energia elettrica.

AutoreDott.ssa Morena Deriu


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