Concentratori solari luminescenti a partire da dispersioni acquose filmogene e da fluorofori solubili in acqua potrebbe aiutare la diffusione capillare del fotovoltaico nel contesto urbano. Finestre, affacci, pensiline, terrazzi potrebbero essere esempi dove l’aspetto estetico dei moderni edifici si unisce all’efficienza energetica delle abitazioni.
Stato del brevetto
DEPOSITATO
Numero di priorità
IT102019000022068
Data di priorità
25/11/2019
Licenza
ITALIA
Mercato
Le tecniche più importanti utilizzate oggi per sfruttare l’energia solare sono costituite da pannelli fotovoltaici (PV). La spinta nel fotovoltaico continua ad abbassare il prezzo per unità di potenza generata man mano che la tecnologia diventa sempre più diffusa. Tuttavia, gli attuali pannelli PV sono opachi e garantiscono le massime prestazioni in condizioni di luce diretta. Tra le possibili soluzioni, i concentratori solari luminescenti (LSC) sono uno degli approcci più promettenti per ridurre ulteriormente i costi del fotovoltaico e facilitare l’integrazione del PV negli edifici.
Problema
I tipici LSC sono composti da fluorofori organici o inorganici ad alta resa quantica che sono incorporati in lastre o film polimerici amorfi otticamente trasparenti con una buona trasparenza visibile e stabilità nel tempo. Tra le matrici polimeriche, quelle a base di plastica da fonti fossili e disponibili in commercio sono le più utilizzate. Nella prospettiva di un obbligato percorso di fabbricazione più sostenibile, recenti approcci hanno proposto l’uso di polimeri e materiali a base biologica da risorse rinnovabili. In relazione a questi risultati, in questa invenzione viene proposto l’uso di dispersioni polimeriche a base acquosa per la realizzazione di LSC a film sottile. I polimeri a base acquosa sono ampiamente utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui vernici e rivestimenti, grazie alle loro proprietà uniche e al vantaggio di essere privi di solventi. Formano facilmente un film sottile su diverse superfici, compreso il vetro, e dissolvono un’ampia gamma di fluorofori idrosolubili e disperdibili. La necessità dell’acqua come unico solvente, la tecnologia di rivestimento delle superfici matura e i materiali a basso costo, sono tutti considerati mezzi per potenziare la tecnologia LSC e il suo uso diffuso.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
La diffusione del fotovoltaico nel contesto urbano risulta spesso limitata in centri ad alta densità abitativa laddove la superficie disponibile non è sufficiente per generare corrente elettrica utile al fabbisogno quotidiano. L’impiego di LSC trasparenti e colorati consente di integrare l’aspetto estetico del dispositivo con la generazione di corrente elettrica. L’LSC funziona raccogliendo la luce solare da parte del fluoroforo disperso e la concentra sui bordi dove sono posizionate le celle fotovoltaiche per la conversione della luce in corrente ad alta efficienza. Ad oggi la tecnologia LSC sta affacciandosi al mercato e la soluzione qui proposta ne favorirebbe l’ampia diffusione grazie all’uso di materiali sostenibili ed a basso costo.
Killer Application
Tecnologia e nostra soluzione
Questa tecnologia consente di preparare LSC a film sottile di superficie ampia e colorata ma trasparente partendo da dispersioni polimeriche in acqua e da fluorofori solubili. Il film realizzato sopra vetri trasparenti genererà corrente elettrica grazie alle celle fotovoltaiche connesse ai bordi del dispositivo. Sono stati realizzati LSC aventi dimensioni 25×25 cm2 e 50×50 cm2 con 5 mm di spessore e con potenze massime di 7 mW/cm² per ogni cella fotovoltaica connessa. Si prevede di realizzare LSC di maggiori dimensioni.
Vantaggi
Questa tecnologia consente di ottenere un pannello colorato luminescente a basso costo costituito da un vetro trasparente rivestito da un film fluorescente ottenuto a partire da una dispersione acquosa di una resina e di un fluoroforo ad alta resa quantica. Le celle solari connesse ai bordi del dispositivo consentono la generazione di corrente elettrica. Tale tecnologia consente di ottenere energia elettrica da finestre, affacci, pensiline e tutte le superfici disponibili irraggiate dal sole unendo l’aspetto estetico del pannello a quello energetico.
Roadmap
La realizzazione e l’istallazione dei pannelli connessi alle celle fotovoltaiche e la preparazione di fluorofori solubili in acqua ancora più performanti degli esistenti richiederanno ulteriori investimenti ed un’analisi complessiva dei costi comprendenti anche l’acquisizione di celle fotovoltaiche delle dimensioni desiderate e coincidenti alla lunghezza del bordo del pannello sarà oggetto di studio.
TRL
Team
