Energia solare: le finestre luminescenti smart per il fotovoltaico del futuro saranno in grado di sfruttare anche la luce artificiale

I pannelli fotovoltaici sul tetto sono oggi la soluzione principale per sfruttare l’energia solare e produrre elettricità, ma un team della Rice University, in Texas, ha ideato una possibile alternativa per il futuro: si tratta di finestre luminescenti che, grazie a un composto chimico al loro interno, sono in grado di catturare la luce proveniente sia da fuori che dall’interno, convogliandola verso delle celle solari poste ai bordi dei vetri. In questo modo, i pannelli possono generare energia elettrica anche in assenza di luce solare.
Alessandro Bai 17 Febbraio 2021

I pannelli fotovoltaici posizionati sul tetto di un edificio sono ad oggi la soluzione principale per raccogliere l’energia solare, una delle fonti rinnovabili più sfruttate negli ultimi anni. Tuttavia, gli sforzi di ingegneri e ricercatori sono orientati verso la ricerca di possibili alternative: una di queste arriva da un team della Rice University, in Texas, che ha sviluppato delle finestre luminescenti in grado di convogliare la luce e produrre energia elettrica.

Il segreto dei nuovi pannelli sta nella capacità di questi ultimi di assorbire non soltanto la luce esterna, ma anche quella proveniente dall’interno di uno stabile, con la possibilità quindi di continuare a lavorare anche dopo il tramonto. Al netto di alcuni aspetti ancora da migliorare, la proposta contenuta nello studio pubblicato su Polymer International potrebbe aprire a nuove strade in grado di rendere il fotovoltaico più produttivo e semplice da adottare in futuro.

I pannelli fotovoltaici che funzionano anche senza luce solare

Immagina di poter ricavare elettricità a partire dall’energia solare non attraverso le comuni celle sul tetto ma semplicemente sfruttando la luce che entra, o sarebbe meglio dire “passa”, dalle finestre. È questa l’idea sviluppata da un team della Rice University guidato da Yilin Li e Rafael Verduzco, capace di mettere a punto dei pannelli intelligenti che andrebbero a sostituire il classico vetro della finestra, con una grande differenza: i primi possono infatti raccogliere la luce solare proveniente sia dall’esterno che dall’interno e convogliarla verso delle celle solari, in modo da generare elettricità da utilizzare per l’edificio stesso.

Alcuni dei pannelli sviluppati dal team della Rice University (Credit: Yilin Li/Rice University)

L’innovativa finestra ideata dai ricercatori è composta da due pannelli acrilici sovrapposti, in mezzo ai quali si trova l’ingrediente segreto, ovvero un polimero coniugato, un composto chimico al quale possono essere conferite determinate proprietà fisiche o chimiche pensate per vari tipi di applicazioni, come le pellicole conduttive o i sensori per dispositivi biomedici. In questo caso, il polimero utilizzato è in grado di assorbire ed emettere luce rossa, e potrebbe essere capace di fare lo stesso con altri colori semplicemente modificando gli “ingredienti” al suo interno.

La caratteristica fondamentale del polimero integrato, però, è la sua capacità di agire da guida d’onda: significa che può ricevere la luce proveniente da qualsiasi direzione ma impedisce a quest’ultima di disperdersi, riuscendo così a concentrarla verso le celle fotovoltaiche posizionate sui bordi del pannello, che poi trasformeranno l’energia solare in elettricità.

L'autore Yilin Li, che ha avviato il progetto per partecipare a una competizione riguardanti i "vetri intelligenti", ha spiegato che l'obiettivo del lavoro di ricerca è quello di "risolvere i problemi energetici degli edifici attraverso il fotovoltaico integrato. In questo momento, le celle solari sui tetti sono la soluzione più diffusa, ma è necessario orientarli verso il sole per massimizzarne l'efficienza, e l'aspetto in ogni caso non è molto piacevole".

Il concept di una casa che integra il fotovoltaico utilizzando i pannelli per le finestre. (Credit: Yilin Li/Rice University)

Ma quali sono i limiti più grandi di queste finestre, chiaramente ancora in fase sperimentale? Al momento, la quantità di energia elettrica prodotta è ancora significativamente minore rispetto a quella generata dalle celle solari in commercio, che convertono in elettricità circa il 20% della luce solare ricevuta, contro il 2,9% garantito dai pannelli luminescenti. Tuttavia, questi ultimi compensano almeno in parte sfruttando anche la luce proveniente da ambienti interni, ad esempio dai Led: questo significa poter produrre energia anche quando la luce del sole diretta non è disponibile, facendo lavorare le celle fotovoltaiche integrate praticamente senza sosta.

A lungo andare, e con eventuali miglioramenti in termini di efficienza, questi pannelli potrebbero riuscire a produrre sempre più energia, arrivando a rappresentare un'ottima soluzione anche per rendere un appartamento più sostenibile, oltre che colorato, senza il bisogno di ricoprire il tetto di celle solari e senza dipendere unicamente dalla luce del sole.

Fonte| "High‐performance hybrid luminescent‐scattering solar concentrators based on a luminescent conjugated polymer" pubblicato su Polymer International il 2 febbraio 2021