I pannelli solari stampati potrebbero generare energia dalle infrastrutture esistenti

Aug 22, 2023

Università di Swansea

Iscrivendoti, accetti i nostri Termini di utilizzo e le nostre Politiche. Puoi annullare l'iscrizione in qualsiasi momento.

Con il mondo che corre per passare alle fonti energetiche rinnovabili, gli investimenti nell’energia solare stanno accelerando. Sebbene la tecnologia sia disponibile in commercio ormai da alcuni decenni, il ritmo della sua adozione è spesso rallentato da vincoli quali i costi o la mancanza di disponibilità di terreno per grandi parchi solari.

Le celle a base di perovskite sono l'ultima aggiunta al fotovoltaico e il loro arrivo ha aiutato i ricercatori a migliorare notevolmente la conversione energetica delle celle solari.

I ricercatori del Sustainable Product Engineering Center for Innovative Functional Industrial Coatings (SPECIFIC), un centro di innovazione e conoscenza del Regno Unito presso l’Università di Swansea, hanno fatto un ulteriore passo avanti nelle celle solari a base di perovskite rendendole compatibili con il processo di fabbricazione roll-to-roll utilizzato nella produzione di celle solari stampate.

Si prevede che questo progresso ridurrà ulteriormente i costi di produzione dei pannelli solari a base di perovskite, migliorandone così l’adozione.

Interessante Engineering ha parlato con David Beynon, Senior Research Officer presso SPECIFIC. Beynon ci ha guidato attraverso il processo di produzione convenzionale delle celle solari a base di perovskite e ci ha spiegato come questo processo potrebbe essere sostituito da qualcosa di più favorevole alla stampa roll-to-roll per la produzione su larga scala.

Sportello di ricerca

L'intervista è stata leggermente modificata per maggiore chiarezza.

Ingegneria interessante: Perché le celle solari stampabili sono importanti: quali vantaggi offrono rispetto alle normali celle solari?

David Beynon: Man mano che ci allontaniamo dai combustibili fossili, c’è bisogno di energia rinnovabile a basse emissioni di carbonio e quindi la domanda per la produzione di energia solare è in crescita. Il fotovoltaico al silicio è una tecnologia consolidata con installazioni in aumento a livello globale, tuttavia, questi pannelli solari richiedono molta energia per la produzione, sono rigidi e suscettibili a danni, in particolare durante il trasporto.

Esiste il potenziale per le celle solari alla perovskite di migliorare l'efficienza del fotovoltaico in silicio esistente attraverso la produzione di celle tandem silicio-perovskite, questo è l'obiettivo di aziende come Oxford PV. La nostra ricerca sulla stampa roll-to-roll di celle solari flessibili in perovskite presenta tuttavia il vantaggio di una produzione ad alto volume e a basso costo su robusti substrati di plastica flessibile facili da trasportare e utilizzare.

Cos'è l'inchiostro per elettrodi di carbonio e come è realizzato?

Nelle celle solari a perovskite, in genere vengono depositati gli strati semiconduttori e di perovskite fotoattiva e quindi viene posizionato un elettrodo metallico evaporato per completare la cella fotovoltaica.

L'evaporazione dell'elettrodo, tipicamente un metallo prezioso come l'oro, avviene in una camera a vuoto dove il metallo viene riscaldato fino ad evaporare passando attraverso una maschera per condensarsi sul campione. Si tratta di un processo dispendioso e costoso che non è compatibile con la stampa roll-to-roll ad alta velocità.

L'inchiostro dell'elettrodo di carbonio sostituisce questo processo consentendo la stampa roll-to-roll dell'intero stack del dispositivo in perovskite in modo che la pellicola di plastica possa essere alimentata nella macchina da stampa e alla fine escano celle solari complete.

L'inchiostro al carbonio è specificamente formulato per essere compatibile con il materiale perovskite e il processo di rivestimento della matrice a fessura combinando particelle di carbonio conduttive, legante polimerico e solvente.

La combinazione di polimero e solvente viene attentamente controllata in modo che l'inchiostro possa fluire attraverso la testa di rivestimento per produrre elettrodi continui che si formano quando il solvente evapora lasciando il carbonio conduttivo legato insieme dal legante polimerico.

Università di Swansea

Qual è il ritmo di produzione che avete raggiunto in laboratorio? Come si confronta con i metodi di produzione convenzionali?

Operiamo su una produzione roll-to-roll su scala pilota con una lavorazione standardizzata a una velocità di 1 m/min, anche se abbiamo la capacità di aumentare la produttività, questo dà la produzione di 18.000 cm2 in 20 minuti rispetto al tipico metodo di rivestimento a rotazione in cui è possibile ottenere 156 cm2 rivestito nello stesso lasso di tempo.