Il fotovoltaico organico: tecnologia vicina oppure futuribile?

Il fotovoltaico organico: tecnologia vicina oppure futuribile?

Il fotovoltaico organico, noto anche come fotovoltaico a film sottile organico oppure OPV (Organic Photovoltaic), è una tecnologia decisamente emergente nell’ambito del settore legato all’energia solare: a differenza dei tradizionali pannelli solari fotovoltaici, che utilizzano materiali semiconduttori inorganici come il silicio, i pannelli solari organici utilizzano composti organici come polimeri o molecole organiche per generare elettricità dalla luce solare.

1. Cenni generali
2. Alcune applicazioni pratiche
3. Le principali differenze tra il fotovoltaico organico ed il fotovoltaico tradizionale
4. Efficienza energetica differente
5. Fattori che possono innescare una diffusione su larga scala del fotovoltaico organico

Cenni generali

Si tratta di dispositivi flessibili e leggeri, in grado di essere prodotti utilizzando processi di stampa su larga scala, cosa che li rende potenzialmente più economici e versatili rispetto alle tecnologie fotovoltaiche tradizionali: questa flessibilità consente anche di poter integrare i pannelli solari organici in materiali ed oggetti totalmente differenti fra loro, come le finestre, i tessuti oppure i dispositivi portatili.

Attualmente l’efficienza dei pannelli solari organici risulta inferiore rispetto a quella dei pannelli solari tradizionali, condizione che significa essenzialmente una conversione di energia solare in energia elettrica relativamente minore; nonostante ciò, la ricerca e lo sviluppo nel campo del fotovoltaico organico sta facendo progressi significativi in relazione all’aumento dell’efficienza ed in relazione alla durata dei materiali utilizzabili.

Non vi è dubbio che il fotovoltaico organico abbia il potenziale per rivoluzionare l’industria dell’energia solare, consentendo l’integrazione della medesima in una vasta gamma di applicazioni, compresi i dispositivi indossabili, l’elettronica flessibile e gli edifici intelligenti: va notato tuttavia che la tecnologia del fotovoltaico organico è ancora in fase di sviluppo e non risulta ancora ampiamente utilizzata su larga scala come nel caso dei pannelli solari tradizionali.

Alcune applicazioni pratiche

Tra le principali e possibili applicazioni pratiche nell’ambito del fotovoltaico organico possiamo rilevare le seguenti:

• Elettronica indossabile: questa particolare tipologia di pannelli solari può essere integrata in tessuti, orologi, braccialetti ed altri dispositivi indossabili, con la finalità di alimentare sensori, monitorare parametri biometrici o ricaricare dispositivi portatili;
• Edifici intelligenti: i pannelli solari organici possono essere incorporati nelle finestre o nelle facciate degli edifici per generare energie solari mentre svolgono la funzione di elementi architettonici, consentendo di sfruttare l’intera superficie degli edifici per la produzione di energia elettrica;
• Elettronica flessibile: la natura flessibile di questi dispositivi consente la loro integrazione in ulteriori dispositivi elettronici flessibili come gli schermi, i dispositivi di visualizzazione oppure all’interno di elettronica stampata su materiali curvi o flessibili;
• Caricabatterie portatili: i pannelli solari organici possono essere utilizzati per creare caricabatterie solari portatili per dispositivi a vantaggio di smartphone, tablet o dispositivi di comunicazione, che possono essere alimentati direttamente dalla luce solare;
• Illuminazione ad energia solare: un altro possibile utilizzo a riguarda l’alimentazione di luci solari per esterni o di luci da campeggio, fornendo quindi una fonte di illuminazione a basso impatto ambientale ed indipendente dalla rete elettrica;
• Sistemi di alimentazione remota: questa particolare tecnologia può essere utilizzata per alimentare dispositivi o sensori remoti, come sensori ambientali, sistemi di monitoraggio o sensori agricoli, eliminando la necessità di cavi o batterie;
• Caricabatterie per veicoli elettrici: eventualmente, i pannelli solari organici possono essere integrati nella carrozzeria dei veicoli elettrici per ricaricare le batterie durante la guida o il parcheggio, aumentando così l’autonomia e riducendo la dipendenza dalle stazioni di ricarica.

Le principali differenze tra il fotovoltaico organico ed il fotovoltaico tradizionale

Ecco di seguito un’esposizione riassuntiva delle principali differenze tra questi due tipi di tecnologie:

• Materiali: il fotovoltaico tradizionale utilizza semiconduttori inorganici come il silicio, mentre il fotovoltaico organico utilizza materiali organici, come i polimeri o le molecole organiche;
• Efficienza: attualmente, i pannelli solari tradizionali hanno un’efficienza energetica maggiore rispetto a quella dei pannelli solari organici, potendo convertire una percentuale più elevata di luce solare in energia elettrica;
• Flessibilità: i pannelli solari organici sono flessibili e possono essere prodotti informe diverse, consentendo quindi l’integrazione del fotovoltaico organico in materiali flessibili e curvi, superando quindi la principale limitazione dei pannelli solari tradizionali, i quali sono rigidi;
• Costi di produzione: il fotovoltaico organico è in grado di ridurre potenzialmente i costi di produzione rispetto al fotovoltaico tradizionale, in quanto i processi di stampa su larga scala utilizzati nella produzione di pannelli solari organici possono essere più economici rispetto a quelli che riguardano la fabbricazione dei pannelli solari tradizionali a base di silicio;
• Durata: attualmente, i pannelli solari tradizionali hanno una durata più lunga rispetto ai pannelli solari organici, i cui materiali utilizzati possono essere soggetti a degradazione molto più rapida;
• Applicazioni: il fotovoltaico organico offre maggiori opportunità per l’integrazione in dispositivi flessibili, come quelli indossabili, l’elettronica flessibile ed i materiali curvi, mentre il fotovoltaico tradizionale è maggiormente utilizzato per installazione su tetti, parcheggi e grandi impianti solari a terra.

Efficienza energetica differente

A livello di efficienza energetica, attualmente i pannelli solari tradizionali basati sul silicio risultano avere un’efficienza maggiore rispetto ai pannelli solari organici: partiamo quindi dal considerare come parametro di base il fatto che l’efficienza energetica di un pannello solare si riferisce alla percentuale di luce solare incidente che viene convertita in energia elettrica.

I pannelli solari a base di silicio raggiungono un’efficienza energetica media compresa tra il 15% ed il 20%, con alcune tecnologie che superano il 20% ed altre tecnologie ad alta efficienza, ma comunque molto più specializzate e costose, che possono superare il 40%.

I pannelli solari organici invece hanno un’efficienza energetica decisamente inferiore, compresa generalmente tra 1% e 10%: questo significa che convertono solo una piccola parte della luce solare in energia elettrica. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo nel campo del fotovoltaico organico stanno facendo progressi veramente significativi sotto questi profili, registrando incrementi costanti negli ultimi anni. L’efficienza energetica del fotovoltaico organico risulta uno dei principali fattori che limitano la sua adozione su larga scala: tuttavia, le caratteristiche uniche dei pannelli solari organici, come la flessibilità e la possibilità di produzione su larga scala a basso costo, li rendono ancora interessanti per determinate applicazioni, come abbiamo potuto vedere nei paragrafi precedenti.

In questo campo, la ricerca è in corso e vi sono sforzi continui finalizzati al miglioramento dell’efficienza energetica di questa tecnologia: è auspicabile che, con il tempo, il fotovoltaico organico raggiunga livelli di efficienza comparabili o addirittura superiori al fotovoltaico tradizionale, aprendo la strada ad un’ampia adozione ed utilizzo in applicazioni estremamente differenti tra di loro.

Fattori che possono innescare una diffusione su larga scala del fotovoltaico organico

La possibile diffusione su larga scala del fotovoltaico organico dipende da diversi fattori, tra cui rientrano l’efficienza energetica, i costi di produzione, la durata dei materiali e la disponibilità di tecnologie competitive: al momento, il fotovoltaico organico ha ancora alcune sfide da affrontare per raggiungere una diffusione su larga scala come evidenziato dai seguenti punti:

• Miglioramento dell’efficienza energetica: questo parametro del fotovoltaico organico è in costante miglioramento grazie alla ricerca ed allo sviluppo di nuovi materiali e tecnologie, i quali potrebbero renderlo più competitivo rispetto alle tecnologie tradizionali;
• Riduzione dei costi di produzione: attualmente i costi di produzione del fotovoltaico organico sono ancora relativamente alti rispetto al fotovoltaico tradizionale, anche se i processi di stampa su larga scala e l’utilizzo di materiali a basso costo potrebbero ridurre i costi di produzione e rendere questa tecnologia economicamente più vantaggiosa;
• Maggiore durata dei materiali: questa in particolare rappresenta la sfida più importante per questo tipo di tecnologia, in quanto solamente con un aumento della vita utile dei materiali utilizzati il fotovoltaico organico potrà essere realmente competitivo rispetto al fotovoltaico tradizionale;
• Integrazione in applicazioni specifiche: questa tecnologia potrebbe trovare una diffusione su larga scala in relazione ad applicazioni specifiche dove le sue caratteristiche uniche come la flessibilità e l’integrazione in materiali diversi offrono vantaggi distinti rispetto al fotovoltaico tradizionale;
• Sostenibilità e consapevolezza ambientale: la crescente consapevolezza ambientale e l’interesse per le energie rinnovabili potrebbero spingere la domanda di tecnologie fotovoltaiche innovative, come il fotovoltaico organico, in grado di offrire una produzione di energia più pulita e sostenibile.