La finestra fotovoltaica diventa realtà: da Milano una tecnologia «pronta per essere usata»

La ricerca frutto del dipartimento di Scienza dei materiali della Bicocca

[25 agosto 2015]

finestra fotovoltaica bicocca

Il sogno tecnologico di una finestra fotovoltaica, in grado di trasformare in elettricità l’energia solare alla quale viene esposta, ha visto rincorrersi nel tempo un ampio numero di ipotesi e prototipi, senza mai approdare a una soluzione sostenibile a livello industriale e commerciale. La ricerca appena pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Nanotechnology potrebbe però riuscire a cambiare le carte in tavola.

Lo studio “Highly efficient large-area colourless luminescent solar concentrators using heavy-metal-free colloidal quantum dots” (realizzato grazie a piccoli finanziamenti di Fondazione Cariplo e dell’Unione europea), ha permesso di mettere a punto un nuovo tipo di concentratori solari luminescenti (Lsc, Luminescent solar concentrators): lastre di plastica o vetro nelle quali sono incorporate speciali nanoparticelle che assorbono la luce solare e la riemettono all’interno della lastra. Le piccole celle solari poste lungo il perimetro della finestra raccolgono la luce intrappolata, convertendola poi in elettricità: in questo modo, anche una finestra parzialmente trasparente diventa un generatore di elettricità in grado alimentare i computer di un ufficio, il condizionatore d’aria in una giornata afosa o l’illuminazione interna di un’abitazione.

Protagonista del lavoro dietro la finestra fotovoltaica è un team di ricerca italiano, del dipartimento di Scienza dei materiali dell’università di Milano-Bicocca coordinato dai professori Francesco Meinardi e Sergio Brovelli, in collaborazione con il Los Alamos National Laboratory (Usa) e l’azienda UbiQD.

«Questa tecnologia – spiega Sergio Brovelli –, di cui noi avevamo fornito la prova di principio solo un anno fa, diviene ora una realtà facilmente scalabile per la produzione industriale e potrà essere immediatamente utilizzata nella green architecture e nella building sustainability. Con questi nuovi nano-materiali altamente performanti, sarà possibile nel breve periodo realizzare finestre fotovoltaiche o altri elementi architettonici flessibili e semi-trasparenti per convertire non solo i tetti ma tutte le parti di un edificio in generatori di energia solare, come sempre più fondamentale nei contesti ad elevata urbanizzazione. Le nostre stime indicano che sostituendo le vetrate tradizionali di un grattacielo come lo Shard di Londra con i concentratori che abbiamo brevettato, si genererebbe l’energia necessaria alla totale auto-sostenibilità di circa 300 appartamenti. Aggiungete a queste cifre il risparmio energetico derivante dal ridotto ricorso al condizionamento ambientale, grazie all’assorbimento della luce solare da parte dei concentratori solari che limita il sovra riscaldamento degli edifici, e avete una tecnologia potenzialmente rivoluzionaria per le città a energia zero del futuro».

I nuovi vetri fotovoltaici sviluppati dal team Bicocca-Los Alamos, che arrivano a poco più di un anno dalla pubblicazione di un primo studio dello stesso team che ne dimostrava il principio di funzionamento, hanno infatti diversi vantaggi che li rendono una tecnologia già pronta – sottolineano dall’ateneo – a essere usata dalle aziende. Innanzitutto, non sono tossici perché in questi dispositivi non vi sono cadmio, né altri metalli: il limite vero alla diffusione di nanomateriali e nanoparticelle in applicazioni di largo consumo finora è stata la loro composizione potenzialmente nociva. Sono molto efficienti perché assorbono la luce da tutto lo spettro solare (non solo dal rosso, come avviene con i dispositivi precedenti) e al tempo stesso non riassorbono la loro stessa luminescenza. E infine sono incolori, superando così uno dei limiti più grandi per l’applicazione in edilizia civile, ovvero l’impatto estetico: «Un fattore fondamentale importanza – chiosa Francesco Meinardi – perché una soluzione tecnologica per essere accettata non può andare a discapito della qualità della vita».