Il fotovoltaico è nella finestra

di Luisa Contri

Finestre fotovoltaiche efficienti ed economiche? Sono quasi una realtà. E ciò grazie alle nanosfere di silicio, il nuovo ingrediente che un’equipe di ricercatori del dipartimento di Scienza dei materiali dell’università di Milano-Bicocca ha pensato d’utilizzare per realizzare i concentratori solari luminescenti (Lsc) che, a loro volta, sono l’elemento clou della tecnologia, perfezionata dai ricercatori dell’ateneo milanese, che consentirà la produzione in serie di finestre fotovoltaiche.

Per chi non lo sapesse, proprio le finestre fotovoltaiche sono la nuova frontiera per la produzione d’energia elettrica da fonti rinnovabili nell’edilizia del futuro, in quanto permetterebbero d’aumentare a dismisura la superficie delle nostre case sfruttabile per la produzione d’energia elettrica, senza per altro modificarne l’estetica. E gli Lsc, che altro non sono se non lastre di plastica contenenti materiali otticamente attivi, capaci d’assorbire una parte della radiazione solare e concentrarla sui bordi, sono una delle strategie più promettenti per realizzare le finestre fotovoltaiche.

Ai bordi delle finestre dotate di Lsc vanno installate celle fotovoltaiche tradizionali, che convertono la luce solare in corrente elettrica. Gli Lsc possono quindi essere integrati nelle camere a doppio o triplo vetro che normalmente equipaggiano gli attuali infissi convenzionali, trasformandoli in pannelli solari semitrasparenti.

“Negli ultimi tre anni», spiegano Francesco Meinardi e Sergio Brovelli, docenti del dipartimento di Scienza dei materiali dell’università di Milano-Bicocca, «la ricerca sugli Lsc ha subito una improvvisa accelerazione, grazie anche a ricerche condotte in Italia. Restava comunque difficile trovare materiali idonei per l’assorbimento e la concentrazione della luce solare. Fino a ieri, i migliori risultati erano stati ottenuti con sistemi relativamente complessi, a base d’elementi potenzialmente tossici, come il cadmio, o non propriamente economici, come l’indio e il selenio. Da oggi, invece, sarà possibile sostituire Lcs con nanosfere di silicio”.

Che il silicio sia un materiale economico, abbondante in natura, non tossico e abbastanza efficiente nell’assorbire la luce solare è noto. Tuttavia, nella sua forma convenzionale, il silicio non è in grado di riemettere la luce una volta che l’ha assorbita, tanto è vero che è usato per le celle solari classiche che sono del tutto opache.

“In un lavoro, che abbiamo in collaborazione con colleghi dell’Università del Minnesota – spiegano Meinardi e Brovelli -, siamo riusciti a ingannare la natura, riducendo le dimensioni dei cristalli di silicio a pochi miliardesimi di millimetro. Su questa scala dimensionale, è come se la natura non riconoscesse più il silicio come tale. Le nanosfere in silicio si comportano quindi come eccellenti emettitori, che funzionano benissimo all’interno dei nostri Lsc. L’obiettivo d’arrivare a pannelli fotovoltaici semitrasparenti, poco costosi e con efficienze di conversione della luce in energia elettrica fino al 5% è ormai a portata di mano”.

Le nanosfere appositamente ingegnerizzate dai ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca, sono alla base d’un portafoglio di brevetti che ha dato vita, lo scorso ottobre, allo spin off Glass To Power, start-up che sta lavorando all’ingegnerizzazione del processo produttivo che trasformerà il prototipo di laboratorio di finestre fotovoltaiche con Lsc con nanosfere di silicio in un prodotto commerciale.

Le finestre fotovoltaiche brevettate dall’Università di Milano-Bicocca su tecnologia Lsc hanno già vinto lo Special recognition award nella categoria Green technology agli R&D100 Awards 2016, assegnati negli Stati Uniti, e, più recentemente, i SetteGreen Awards del Corriere della Sera.