La tecnologia edile e quella fotovoltaica si fondono per dar vita a sistemi fotovoltaici integrati negli edifici.
Si tratta di una tecnologia multifunzionale che può essere adottata in modo ottimale in fase di costruzione, oppure, a riprova della sua versatilità direttamente sul costruito.
Il vetro dunque, diventa un elemento attivo in grado offrire accanto alla generazione di elettricità numerosi servizi tra cui: isolamento termico ed acustico, valorizzazione estetica, ombreggiamento e illuminazione naturale.
Tutto ciò è reso possibile dal rapido progresso nell’ultimo decennio nel campo della scienza e della tecnologia fotovoltaica che ha consentito la produzione di vetrate fotovoltaiche semitrasparenti e di diverse colorazioni in grado di sostituire una vetrata per edilizia anche dal punto di vista strutturale.
Per questo tipo di applicazioni le celle solari organiche DSSC (Dye-Sensitized Solar Cells) sembrano avere le maggiori potenzialità.
Il funzionamento di questi dispositivi, comunemente noti anche col nome di celle di Grätzel dal suo inventore, ricorda da vicino quello della fotosintesi nelle piante. La clorofilla contenuta nelle foglie assorbe la luce solare trasformando il biossido di carbonio gassoso e l’acqua in zucchero (glucosio) e ossigeno, convertendo pertanto l’energia solare in energia chimica. In una cella di Grätzel si assiste ad un analogo processo di fotosintesi artificiale in cui un colorante (o cromoforo), ovvero una molecola organica o ibrida (organo-metallica) che assume il ruolo della clorofilla, assorbe i fotoni trasformando la luce solare in energia elettrica.
La struttura base del dispositivo è generalmente costituita da tre elementi fondamentali compresi tra due substrati di vetro ricoperti da un sottile strato di ossido conduttivo trasparente (TCO, trasparent conductive oxide).
Il foto-anodo: è tipicamente composto da un semiconduttore inorganico mesoporoso a larga banda, quindi incapace di assorbire luce nello spettro del visibile, su cui è adsorbito un dye organico, che agisce da fotosensibilizzatore;
Il catodo: è costituito da particelle di Platino, agente catalizzatore della reazione di riduzione del triioduro in ioduro, generalmente in forma di nano-agglomerati, sullo strato di FTO;
La soluzione elettrolitica: è composta da un solvente organico nel quale è disciolta una coppia redox I–I3–, che media gli elettroni tra il foto anodo e il catodo. Per evitare la fuoriuscita dell’elettrolita e l’evaporazione del solvente è necessario sigillare la cella con materiale idoneo: si utilizzano resine termosaldanti che assicurano un’ottima tenuta nei confronti dell’attacco dell’elettrolita, nonché nella tenuta della cella.
La tecnologia dye-sensitized quindi grazie alla possibilità di funzionare in presenza di sola luce diffusa e a diversi angoli di incidenza, alto grado di trasparenza e non per ultima di importanza possibilità di variare la colorazione, risponde a tutti i requisiti necessari per la realizzazione di vetrate fotovoltaiche, destando interesse anche in ambito architettonico come elemento di arredo.
Matteo Della Rocca
Rappresentazione schematica di una cella Dye sensitized Solar Cell
Fondere la tecnologia fotovoltaica con quella edile è un idea interessante che può rivelarsi utile.