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Finestre colorate che generano elettricità
Una startup in Germania ha sviluppato un nuovo tipo di pannello solare composto da piccole molecole organiche depositate su film di poliestere. La tecnologia è simile a quella utilizzata per i display OLED per telefoni e TV a schermo piatto. I pannelli sono flessibili e molto più leggeri dei pannelli solari convenzionali, ma in alcuni luoghi, in particolare dove fa caldo o nuvoloso, possono generare la stessa quantità di elettricità di un pannello solare convenzionale.
Heliatek , con sede a Dresda, è finanziato da Bosch, BASF e altri e finora ha raccolto 28 milioni di euro. L'azienda, che ha recentemente iniziato a produrre i suoi pannelli su una piccola linea di produzione proof-of-concept, spera di raccogliere ulteriori 60 milioni di euro, parte dei quali saranno utilizzati per costruire una fabbrica da 75 megawatt. Questo è abbastanza piccolo per una fabbrica di pannelli solari: su una scala così piccola, i pannelli di Heliatek costeranno di più per watt rispetto ai pannelli solari convenzionali, afferma il CEO Thibaud de Séguillon. Ma in quattro o cinque anni, quando Heliatek dovrebbe raggiungere la produzione su larga scala, il costo potrebbe scendere a circa 40-50 centesimi per watt, il che li renderebbe competitivi con i pannelli solari convenzionali, dice.
Nel frattempo, Heliatek dovrà trovare un modo per vendere i suoi pannelli solari a un prezzo premium per finanziare la sua espansione. Prevede di farlo vendendo prodotti che sfruttano l'insolita leggerezza e flessibilità dei suoi pannelli solari. In un caso, sta lavorando con un'azienda di materiali da costruzione per integrare i suoi pannelli solari in forme per facciate in cemento. In un cantiere, le forme saranno riempite di cemento e i pannelli diventeranno parte della facciata.
Heliatek sta anche lavorando con un altro produttore per incorporare i suoi pannelli solari, che possono essere semitrasparenti, nelle finestre. È come le finestre oscurate, solo queste finestre generano elettricità, dice Séguillon.
I costruttori potrebbero essere disposti a pagare un premio per i pannelli solari perché sono più economici da integrare in un edificio; non dovrebbero acquistare hardware per ancorare i pannelli a un tetto, ad esempio. Le politiche in Europa che presto richiederanno agli edifici di produrre tanta elettricità quanta ne consumano potrebbero anche spingere i costruttori a integrare i pannelli solari in finestre e facciate, afferma Séguillon.
Le innovazioni chiave di Heliatek sono i materiali attivi nelle sue celle solari e il processo per realizzare le celle. Le celle solari organiche esistono da decenni. L'idea alla base è che alcune molecole organiche, in genere tipi di polimeri lunghi, potrebbero essere stampate a basso costo, portando a celle solari a bassissimo costo. Ma tali celle si sono dimostrate inefficienti e hanno avuto tempi di vita relativamente brevi, quindi sono utilizzate solo in applicazioni di nicchia.
I pannelli di Heliatek sono più efficienti di quelli a base di polimeri e dovrebbero durare quanto una cella solare al silicio convenzionale. L'azienda utilizza molecole corte chiamate oligomeri invece di polimeri. Gli oligomeri sono intrinsecamente più stabili e possono essere depositati utilizzando un processo di deposizione sotto vuoto che consente un controllo preciso dello spessore e dell'uniformità dei film risultanti. Questa uniformità aumenta l'efficienza e rende facile realizzare celle solari multistrato che contengono materiali sintonizzati su particolari lunghezze d'onda della luce, rendendo le celle ancora più efficienti.
I pannelli completi di Heliatek (un pannello è un insieme di celle collegate insieme) convertono l'8 percento dell'energia della luce in elettricità (i pannelli solari polimerici sono efficienti dal 3 al 5 percento). I pannelli solari convenzionali in silicio sono efficienti dal 14 al 15%, ma le buone prestazioni della tecnologia Heliatek in condizioni di scarsa illuminazione e calore elevato possono compensare la minore efficienza, afferma Séguillon. In recenti test a Singapore, ad esempio, i pannelli Heliatek hanno generato un po' più di elettricità nel corso di un mese rispetto ai tradizionali pannelli solari in silicio, dice.
La deposizione sottovuoto è più costosa della stampa, ma Heliatek ha introdotto un'altra innovazione per ridurre i costi. Invece di produrre celle solari in batch su lastre di vetro, le produce continuamente in un processo roll-to-roll che deposita i materiali su poliestere.
Per raggiungere i suoi obiettivi di costo finali, Heliatek dovrà migliorare sostanzialmente l'efficienza dei suoi pannelli dall'8% al 12%. Ciò è possibile perché il processo di produzione dell'azienda ha permesso loro di realizzare quella che viene chiamata una cella solare tandem, che ha due strati per assorbire la luce e produrre elettroni. Nel progetto attuale, entrambi i livelli sono sintonizzati per convertire le stesse lunghezze d'onda della luce. Ma l'azienda potrebbe anche sintonizzare gli strati su diverse lunghezze d'onda e quindi convertire una parte maggiore dello spettro solare. Heliatek sta lavorando con BASF per sviluppare nuovi materiali assorbenti per tali celle.
Se l'azienda raggiunge i suoi obiettivi di costo, potrebbe essere ancora difficile competere testa a testa con le aziende che producono pannelli solari convenzionali. Per prima cosa, le banche sono più disposte a prestare denaro per grandi progetti di energia solare che utilizzano pannelli convenzionali, dal momento che si sono dimostrati realizzabili sul campo. A lungo termine, le nuove aziende solari potrebbero cavarsela meglio sviluppando pannelli solari radicalmente diversi che producono molta più elettricità rispetto ai tradizionali pannelli in silicio.