Il fotovoltaico organico rappresenta una tecnologia innovativa nel panorama delle energie rinnovabili, offrendo possibilità che stanno già trasformando il modo in cui possiamo integrare l’energia solare nella nostra quotidianità. Questa tecnologia emergente, conosciuta anche come OPV (Organic Photovoltaics), utilizza materiali organici a base di carbonio per convertire la luce solare in energia elettrica, distinguendosi nettamente dai tradizionali pannelli solari al silicio che dominano attualmente il mercato.
Cos’è il fotovoltaico organico e come funziona
Le celle fotovoltaiche organiche sfruttano materiali organici fotoattivi, tipicamente polimeri o piccole molecole a base di carbonio, disposti in pellicole sottilissime. Questi materiali organici semiconduttori assorbono l’energia solare e la trasformano in elettricità attraverso un processo simile a quello che avviene nelle celle tradizionali, ma con proprietà fisiche completamente diverse.
Lo strato che assorbe l’energia solare viene stampato su sottili film plastici flessibili, creando moduli leggeri che possono essere installati su superfici di vario tipo. La tecnologia, nata più di dieci anni fa grazie al lavoro pionieristico di un gruppo di ricercatori che svilupparono la prima cella fotovoltaica a base di carbonio, si basa sull’elettronica organica, un campo in rapida evoluzione.
A differenza delle celle fotovoltaiche tradizionali che richiedono processi produttivi ad alta temperatura e materiali come il silicio cristallino, le celle OPV possono essere prodotte con tecniche di stampa simili a quelle utilizzate nell’industria grafica, come il “roll-to-roll” (R2R) o l’inkjet printing. Questo consente una produzione più economica e con un impatto ambientale significativamente ridotto.
Vantaggi e caratteristiche attuali del fotovoltaico organico
I pannelli fotovoltaici organici offrono numerosi vantaggi che li rendono già oggi interessanti per applicazioni specifiche:
- Leggerezza estrema e flessibilità strutturale: Con pesi che possono arrivare a circa 500 g/m² rispetto ai 10-15 kg/m² dei pannelli in silicio, possono essere installati su superfici che non potrebbero sostenere pannelli tradizionali
- Semitrasparenza variabile e adattabile: Disponibili con livelli di trasparenza dal 30% al 50%, permettono applicazioni in vetrate e finestre
- Sostenibilità ambientale superiore: Minori emissioni durante la produzione e tempo di recupero energetico di circa 2 mesi, contro i 3-5 anni dei pannelli in silicio
- Versatilità d’integrazione architettonica: Possono conformarsi a superfici curve o irregolari grazie alla loro flessibilità
La tecnologia OPV è particolarmente adatta per l’integrazione in contesti dove i pannelli tradizionali risulterebbero troppo pesanti, rigidi o esteticamente inadatti. La loro capacità di essere prodotti in vari colori e livelli di trasparenza li rende ideali per applicazioni dove l’estetica è un fattore importante.
Limitazioni attuali della tecnologia OPV
Nonostante le promettenti caratteristiche, il fotovoltaico organico presenta alcune sfide che ne limitano attualmente l’adozione su larga scala:
- Efficienza di conversione più bassa rispetto ai pannelli tradizionali: Mentre i pannelli in silicio raggiungono efficienze tra il 20% e il 25%, le celle OPV si attestano attualmente tra il 12% e il 14% in condizioni reali.
- Durata e stabilità inferiori: I materiali organici sono più sensibili al degrado causato dall’esposizione prolungata alla luce ultravioletta e all’umidità, riducendo la vita utile rispetto ai 25-30 anni garantiti dai pannelli in silicio.
- Disponibilità commerciale limitata: Sebbene esistano già prodotti sul mercato, l’offerta è ancora ridotta rispetto alle tecnologie tradizionali, con costi unitari più elevati dovuti alla produzione su scala ridotta.
- Tecnologia in evoluzione: Gli standard e le certificazioni sono ancora in fase di sviluppo, creando incertezze per installatori e clienti.
La ricerca sta affrontando attivamente queste problematiche. Per esempio, l’implementazione di strati protettivi come il L-glutatione ha già dimostrato di migliorare significativamente la stabilità dei dispositivi, mantenendo un’efficienza superiore all’80% del valore iniziale dopo 1000 ore di utilizzo continuo.
Applicazioni attuali del fotovoltaico organico
Il fotovoltaico organico ha già trovato applicazioni concrete in diversi settori, dimostrando la sua versatilità e potenzialità:
Integrazione architettonica
Nel settore dell’edilizia, i moduli OPV vengono integrati nei materiali da costruzione, creando soluzioni energeticamente attive. L’esempio più significativo è l’impianto BiOPV (Building Integrated Organic Photovoltaics) completato nel 2017 a La Rochelle, Francia, considerato il più grande tetto fotovoltaico organico al mondo con 500 metri quadrati di film solari organici HeliaSol. L’installazione, completata in sole otto ore da un team di sei persone, genera circa 23,8 MWh di energia elettrica all’anno, coprendo il 15% del fabbisogno energetico della scuola su cui è installato.
Applicazioni in agricoltura
L’agrivoltaico rappresenta un’altra applicazione promettente già in fase di sperimentazione. In questo ambito, i pannelli fotovoltaici organici semitrasparenti vengono installati sopra le colture per generare energia elettrica filtrando selettivamente la luce. Studi condotti da ricercatori come il professor Matteo Camporese dimostrano che questo approccio può migliorare la crescita delle piante, proteggendole da eccessi di radiazione solare e filtrando le lunghezze d’onda meno utili alla fotosintesi.
ENI sta già implementando questa tecnologia in Val d’Agri, nell’ambito del programma Energy Valley, dove pannelli OPV alimentano serre per colture orticole e centraline agrometeorologiche digitali, dimostrando l’applicabilità pratica di questa tecnologia.
Soluzioni per emergenze e aree remote
La leggerezza e la rapidità di installazione dei moduli OPV li rendono ideali per situazioni di emergenza. Il progetto “inflatable OPV” del Centro Ricerche Eni ha sviluppato palloni gonfiabili ricoperti da sottilissimi pannelli fotovoltaici organici, facilmente trasportabili e installabili in situazioni di soccorso o in aree prive di infrastrutture elettriche.
Stato della ricerca e progressi recenti
La ricerca sul fotovoltaico organico, dopo un periodo di grande interesse tra il 2005 e il 2015, continua a progredire con risultati significativi:
Nel 2023, un team dell’Università Friedrich-Alexander di Erlangen-Norimberga ha stabilito un nuovo record mondiale di efficienza per moduli fotovoltaici organici, raggiungendo il 14,46%, superando il precedente record del 13,94% del Fraunhofer ISE. Questo risultato è stato ottenuto attraverso l’ottimizzazione dei materiali attivi, la riduzione delle aree inattive sul modulo grazie a tecniche di strutturazione laser avanzate, e l’applicazione di rivestimenti più omogenei sviluppati mediante simulazioni al computer.
Il progetto europeo Flex2Energy, con un finanziamento di 21,2 milioni di euro, sta realizzando a Salonicco la prima fabbrica al mondo dedicata alla produzione di fotovoltaico organico su larga scala. L’impianto, che dovrebbe essere operativo entro il 2025, mira a produrre un milione di metri quadrati di fotovoltaico organico all’anno.
In Italia, numerosi centri di ricerca stanno contribuendo allo sviluppo di questa tecnologia:
- Il Centro R&D Energie Rinnovabili e Ambientali di ENI, in collaborazione con il CNR e diverse università italiane
- Glass to Power, spin-off dell’Università degli Studi di Milano Bicocca, che ha messo a punto la prima finestra fotovoltaica isolante trasparente
- Il Politecnico di Milano con SolarTechLab, che porta avanti sperimentazioni avanzate sul fotovoltaico organico
- Il progetto europeo BOOSTER, di cui ENI è partner, che prevede l’utilizzo di pellicole fotovoltaiche organiche sugli edifici con un finanziamento di 8,2 milioni di euro dall’UE
Pensiline fotovoltaiche con tecnologia organica: Applicazioni reali
Le pensiline fotovoltaiche rappresentano una delle applicazioni più promettenti e già realizzabili per la tecnologia OPV. Grazie alla leggerezza e flessibilità dei pannelli organici, è possibile progettare strutture più leggere ed esteticamente gradevoli rispetto a quelle che utilizzano pannelli tradizionali.
Noi di Rossini Energy abbiamo già iniziato a integrare moduli OPV nelle nostre soluzioni di pensiline fotovoltaiche, creando strutture multifunzionali che combinano protezione dagli agenti atmosferici, produzione energetica e design moderno. La leggerezza di questi pannelli riduce i costi di installazione e le necessità strutturali, permettendo l’implementazione anche su strutture esistenti non progettate per sostenere il peso dei tradizionali pannelli in silicio.
Per i parcheggi e le aree pubbliche, la possibilità di creare coperture semitrasparenti che forniscono un’ombra parziale e filtrata rappresenta un valore aggiunto significativo. I nostri progetti recenti dimostrano come le pensiline con tecnologia fotovoltaica organica possano trasformare spazi ordinari in aree sostenibili e funzionali, generando energia pulita mentre offrono riparo ai veicoli.
Integrazione con stazioni di ricarica per veicoli elettrici
L’integrazione dei moduli OPV con le stazioni di ricarica per veicoli elettrici crea un sistema energetico completamente autonomo e sostenibile. I nostri progetti più recenti combinano pensiline fotovoltaiche organiche con colonnine di ricarica, creando un ciclo virtuoso dove l’energia prodotta dai pannelli alimenta direttamente i veicoli elettrici.
Questa soluzione offre numerosi vantaggi:
- Riduzione della dipendenza dalla rete elettrica nazionale, minimizzando i costi operativi a lungo termine
- Stabilizzazione della fornitura energetica anche in condizioni di rete instabile o in aree remote
- Miglioramento dell’immagine verde per aziende e amministrazioni pubbliche
- Ottimizzazione dello spazio disponibile con strutture multifunzionali
La leggerezza e la flessibilità dei pannelli OPV permettono di adattare le stazioni di ricarica a contesti urbani diversificati, rispettando vincoli paesaggistici e architettonici che sarebbero problematici con tecnologie tradizionali più ingombranti e rigide.
Un presente innovativo e un futuro promettente
Il fotovoltaico organico non è solo una tecnologia del futuro, ma una realtà già presente che sta trovando applicazioni concrete in diversi settori. Sebbene non sia ancora pronta per sostituire completamente i pannelli tradizionali in silicio in termini di efficienza e durata, le uniche caratteristiche dei moduli OPV aprono possibilità applicative complementari che rispondono a esigenze specifiche non soddisfatte dalle tecnologie convenzionali.
La leggerezza, flessibilità, semitrasparenza e sostenibilità ambientale del fotovoltaico organico lo rendono ideale per contesti dove i pannelli tradizionali non possono essere utilizzati efficacemente. L’integrazione architettonica, l’agrivoltaico, le applicazioni in situazioni di emergenza e le strutture leggere come le pensiline rappresentano campi di applicazione dove l’OPV sta già dimostrando il suo valore.
Mentre la ricerca continua a migliorare l’efficienza e la durata dei moduli organici, assistiamo contemporaneamente alla crescita delle applicazioni commerciali di questa tecnologia. Con progetti industriali ambiziosi come quello greco di Salonicco e l’interesse crescente delle aziende del settore energetico, il fotovoltaico organico sta rapidamente passando dalla fase sperimentale a quella di applicazione diffusa.
Noi di Rossini Energy continuiamo a investire e implementare queste tecnologie innovative nelle nostre soluzioni di pensiline fotovoltaiche e stazioni di ricarica, contribuendo attivamente alla transizione energetica verso un sistema più sostenibile, flessibile e integrato nel paesaggio urbano. Il fotovoltaico organico non è solo il futuro, ma già parte del presente dell’energia solare.