21/08/2023 - La vernice fotovoltaica, nota anche come vernice solare, è una pittura che applicata su qualsiasi superficie sarà in grado di catturare l'energia solare e trasformarla in elettricità. Essa potrà rappresentare un significativo passo in avanti nella ricerca di soluzioni energetiche sostenibili.
 
È stato utilizzato il futuro perché attualmente questo prodotto non è disponibile sul mercato, è invece oggetto di ricerche ed esperimenti. Tuttavia, lo sviluppo della tecnologia è in uno stato avanzato e quel futuro molto probabilmente non è così lontano come si potrebbe pensare.
 

Vernice fotovoltaica: gli sviluppi in corso

Lo sviluppo di nuovi materiali fotovoltaici non è di certo una novità, infatti di recente abbiamo parlato del pavimento fotovoltaico. 

La vernice fotovoltaica, grazie alle sue proprietà, è particolarmente attrattiva per il mercato delle soluzioni integrate architettonicamente, come i sistemi BIPV e il fotovoltaico trasparente.
 
Riportiamo le case history di tre università che stanno portando aventi studi e ricerche sulla tecnologia, esploreremo i risultati che hanno ottenuto e cosa potrebbero significare per il futuro dell'energia solare.
 
Comune denominatore degli studi che presenteremo è il ricorso alla nanotecnologia, ovvero quella tecnologia avanzata che si occupa della progettazione e della costruzione di oggetti in cui intervengono nanostrutture e misure nanometriche.
 

Solar paint hydrogen: vernice solare all’idrogeno

Una delle scoperte più significative sulla tecnologia delle vernici fotovoltaiche è arrivata nel 2017 da un gruppo di ricercatori con base operativa al Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) e finanziati dall'ARC (Australian research Council).
 
Il team di studiosi ha sviluppato una vernice solare in grado di assorbire il vapore acqueo e dividerlo per generare idrogeno.
 
La vernice contiene un composto di nuova concezione chiamato solfuro di molibdeno sintetico, che agisce come i sali disidratanti, ad esempio il gel di silicio, noto con il nome silica gel che messo in piccole bustine è utilizzato come agente essiccante per preservare la merce dai danni da umidità.
 
Ma a differenza dei sali disidratanti, il solfuro di molibdeno sintetico funge anche da semiconduttore e usando l'energia della luce solare avvia il processo chimico dell’elettrolisi, mediante il quale l'acqua viene scissa nei suoi atomi di idrogeno e ossigeno.
 
L'idrogeno, che è stata dichiarata la fonte di energia più pulita, può poi essere utilizzato come sorgente di energia rinnovabile.
 

Vernice solare perovskite: tecnologie fotovoltaiche a film sottile

Un altro notevole sviluppo nel campo della vernice solare arriva da un’equipe di ricercatori dell’Università di Sheffield, nel Regno Unito, che ha sviluppato una vernice spray chiamata spray-on.
 
I composti minerali della perovskite, un materiale abbondante nel mondo, sono dei semiconduttori in grado di trasportare una carica elettrica quando sono colpiti dalla luce. Attualmente vengono impiegati in molti prodotti, tra cui anche le celle fotovoltaiche convenzionali.
 
Più che una vernice tradizionale, con la perovskite si sta studiando la possibilità di realizzare un film protettivo, con finalità simili alle pellicole a controllo solare, ma che a differenza di queste, non solo fungerà da sistema di ombreggiamento, ma sarà in grado anche di captare l'energia solare per poi trasformarla in elettricità.
 
Funzionando come una pittura a spray, potrà essere distribuita su qualsiasi tipo di superficie, piana o curva, verticale o orizzontale.
 
“La verniciatura spray convenzionale è oggi utilizzata per dipingere le auto e nella stampa grafica - ha spiegato David Lidzey, uno dei ricercatori impegnati nello studio -. Forse, in futuro, le superfici degli edifici e persino il tetto delle automobili produrranno senza problemi elettricità usando questi materiali”.
 

Quantum Dot Solar Cells: vernice fotovoltaica

L’ultima case history è quella dei ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) e della loro ricerca sui quantum dot, ovvero punti quantici, nanoparticelle con proprietà elettriche (semiconduttori). Questa ricerca è stata inizialmente sviluppata presso l'Università di Toronto.
 
I pannelli solari convenzionali in genere sfruttano solo la luce visibile (la luce che possiamo vedere), ma il 99% dello spettro elettromagnetico contiene radiazioni oltre la luce visibile.
 
Questa tecnologia innovativa si pone l’obiettivo di sfruttare meglio la porzione infrarossa dello spettro solare, che è responsabile della metà dell'energia solare che raggiunge la terra. Dunque, più che sostituti della tecnologia convenzionale dei pannelli fotovoltaici, i Quantum Dot Solar Cells sono degli amplificatori della stessa.
 
In altre parole, la tecnologia dei quantum dot potrebbe essere utilizzata per aumentare l'efficienza dei pannelli solari ben oltre le metriche attuali catturando uno spettro di luce più ampio.
 
Ma oltre ad integrare i pannelli solari convenzionali, queste nanoparticelle semiconduttrici potrebbero essere mescolate in un liquido come una vernice.
 
 Spettro luminoso | microone - 123RF.com
 

I limiti della vernice fotovoltaica

La vernice solare ha il potenziale per trasformare il modo in cui generiamo e consumiamo energia, potrà rendere l'energia rinnovabile più accessibile e alla portata di tutti.
 
Ma nonostante il suo immenso potenziale, la tecnologia delle vernici solari deve affrontare un percorso fatto di test, prove e sfide, prima di poter diventare una soluzione energetica a tutti gli effetti.
 
Una delle criticità principali della vernice solare è la sua efficienza nel convertire la luce solare in elettricità, che attualmente è inferiore a quella dei tradizionali pannelli solari, a cui si aggiunge anche la scarsa tenuta nel tempo.
 
I ricercatori stanno lavorando attivamente per migliorare l'efficienza della vernice solare e si prevede che i progressi nella scienza dei materiali e nella nanotecnologia contribuiranno a colmare questa lacuna nei prossimi anni.