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OPV - Fotovoltaico Organico

Stiamo sviluppando una tecnologia per produrre energia fotovoltaica con pellicole sottilissime, sfruttando le proprietà di materiali polimerici fotoattivi.

La tecnologia

Al Centro Ricerche per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente, in collaborazione con il Technical Research Center of Finland, il MIT, il CNR e numerose università italiane, abbiamo sviluppato un sistema che genera energia elettrica dal Sole utilizzando polimeri e altri componenti organici come materiali fotoattivi, con il vantaggio di poter utilizzare come supporto una pellicola plastica molto sottile: stampabile come carta da giornale. Rispetto all’attuale tecnologia al silicio, questa ha il vantaggio di permettere di realizzare pannelli molto più leggeri e flessibili, integrabili in diversi sistemi e contesti e a costi più contenuti. Rispetto al fotovoltaico tradizionale, inoltre, diminuiscono anche l’impatto ambientale e i costi di smaltimento. Per fare un confronto generale, con un chilogrammo di silicio cristallino si possono produrre poco più due metri quadrati di moduli solari, mentre con la stessa quantità di sostanze organiche che compongono gli OPV, si potrebbe ricoprire di pannelli solari un intero campo da calcio.

Il contesto

Fra le rinnovabili, il fotovoltaico è una delle energie più promettenti. Alcune sue caratteristiche, però, ne limitano la diffusione. Gli attuali pannelli in metallo e vetro con celle al silicio, infatti, necessitano di supporti sufficientemente robusti da sostenere il peso della struttura. I moduli, inoltre, devono essere installati rivolti verso Sud e alla giusta angolazione in base alla latitudine del luogo in cui sono collocati. L’installazione e la manutenzione di questi impianti hanno costi importanti e richiedono competenze specializzate. Grazie alle caratteristiche di estrema leggerezza, flessibilità e robustezza la nostra tecnologia OPV ha il vantaggio di poter essere installata praticamente ovunque: persino su supporti gonfiabili, eventualmente anche lanciabili col paracadute in contesti di protezione civile. In questo modo, possiamo immaginare di portare l’energia anche in ambienti impervi, senza bisogno di ulteriori infrastrutture.

La sfida tecnica

Quando abbiamo iniziato a sviluppare il Fotovoltaico Organico, il nostro obiettivo era produrre una tecnologia che fosse il più possibile flessibile, leggera e facile da installare, ma al tempo stesso anche robusta ed efficiente. Dovevamo quindi trovare un sistema che fosse in grado di convertire la luce solare in energia elettrica con un rendimento paragonabile a quello delle attuali celle al silicio, ma con uno spessore e un peso inferiori. Dopo diverse prove di laboratorio abbiamo puntato su una sequenza ottimizzata di strati comprendente due elettrodi che racchiudono il materiale polimerico attivo composto da una miscela di polimeri donatori e accettori di cariche elettriche. Questi strati vengono letteralmente stampati su una sottile pellicola plastica come si fa con gli inchiostri di diverso colore sulla pagina di una rivista, utilizzando la tecnica del rotocalco. La sequenza stampata ha uno spessore dell’ordine del micron, più sottile di un globulo rosso. Un altro vantaggio del nostro OPV è la capacità di mantenere una buona efficienza anche in condizioni di luce diffusa: una caratteristica che lo rende adatto a produrre elettricità in condizioni di bassa illuminazione, affiancando il fotovoltaico tradizionale.

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Fotovoltaico organico - Eni's research | Eni Video Channel

Integrazione industriale

Grazie alla sua economicità e versatilità, la tecnologia OPV offre molte opportunità di integrazione con le nostre attività industriali. Installata su edifici e impianti, può contribuire all’autonomia energetica di operazioni in luoghi remoti. Un suo impiego perfetto è l’alimentazione di sensori e la ricarica di dispositivi portatili in contesti non immediatamente connessi a una rete elettrica. Uscendo dal nostro business in senso stretto, un settore su cui puntiamo è quello del Building Integrated PhotoVoltaics (BIPV) e cioè una nuova concezione dell’edilizia in cui le celle solari non sono installate sopra l’edificio, ma inserite direttamente nei suoi elementi strutturali: mattoni, tegole, piastrelle o altre strutture come le barriere antirumore e ogni altra superficie esposta alla luce.

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La sostenibile leggerezza dell'energia - #innovation4energy | Eni Video Channel

L’impatto sull’ambiente

Al di là degli impieghi industriali, le opportunità più interessanti per la nostra tecnologia OPV riguardano gli ambiti dello sviluppo locale e dell’intervento umanitario. Si pensi ad esempio alla possibilità di poter portare l’energia elettrica, seppure a bassa potenza, a comunità isolate senza bisogno di avere sul posto grandi mezzi tecnici. Data la sua economicità e semplicità d’uso, infatti, l’OPV non richiede particolari competenze specialistiche per essere installato e utilizzato. Applicando la pellicola su strutture gonfiabili, inoltre, si può immaginare di poter paracadutare piccoli impianti fotovoltaici in aree tagliate fuori dalla rete elettrica, ad esempio a seguito di incidenti o calamità: in questo modo sarebbe possibile ricaricare sistemi di illuminazione, diagnostica, radio o telefoni d’emergenza.