Finestre fotovoltaiche: record di efficienza per Glass to Power

I ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca e della start-up Glass to Power hanno raggiunto un nuovo primato, realizzando dei concentratori solari luminescenti da integrare negli edifici caratterizzati dalla più alta efficienza mai ottenuta.

A cura di Fabiana Murgia

Questi concentratori solari luminescenti green, economici e smart, accorciano ulteriormente la strada intrapresa per il raggiungimento dell’obiettivo di costruzione di edifici a impatto zero.

Per la prima volta è stato possibile raggiungere un livello di efficienza ottica del 6,8%, segnando un record. L’utilizzo dei concentratori solari luminescenti avviene per integrazione nelle finestre fotovoltaiche brevettate dall’Università di Milano-Bicocca e recentemente cedute alla startup innovativa Glass to power.

La scoperta deriva dallo studio “Evidence for the Band-Edge Exciton of CuInS2 Nanocrystals Enables Record Efficient Large-Area Luminescent Solar Concentrators”, recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials e portato avanti da un team di ricerca del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca coordinato da Sergio Brovelli e Francesco Meinardi.

Fondamentale è stata la collaborazione con il gruppo guidato da Margherita Zavelani-Rossi del Politecnico di Milano e da Scott A. Crooker del Los Alamos National Laboratory (U.S.A.).

Caratteristiche dei concentratori solari luminescenti

I concentratori solari luminescenti sono costituiti da lastre di plastica nelle quali sono incorporate speciali nanoparticelle capaci di catturare e concentrare la luce solare. Un aspetto di rilevante importanza che permette di trasformare comuni finestre in pannelli solari semitrasparenti.

Questa tecnologia altamente efficiente, oltre a non turbare l’estetica degli edifici, risulta compatibile con i processi di fabbricazione di vetrocamere isolate termicamente, mostrandosi, quindi, adatta alla realizzazione di edifici autosufficienti da un punto di vista energetico, i cosiddetti “Zero-Energy Buildings”, conformandosi alla normativa europea che entrerà in vigore entro il 2020.

Il processo di studio

Lo studio che ha portato alla definizione di questo sistema efficiente si è basato su una serie di predizioni teoriche e analisi sperimentali grazie alle quali gli scienziati sono riusciti a individuare i parametri chiave per determinare la capacità di concentrazione della luce ad opera di nanoparticelle a base di elementi ecocompatibili e a basso costo.

Il team di ricerca e sviluppo di Glass to Power si è, quindi, dedicato alla produzione di nanoparticelle con dimensioni e composizione ottimizzate per i concentratori solari luminescenti (LSC), impiegandole nel nuovo sito produttivo della società, presso il polo meccatronica di Rovereto, e incorporandole in matrici plastiche di elevata qualità ottica.

Come ha spiegato Meinardi, presidente del Consiglio di Amministrazione di Glass to Power, «Le nanoparticelle a semiconduttore sono il cuore degli LSC in quanto loro è il compito di assorbire e concentrare la luce solare per ottenere prestazioni elevate in dispositivi industrializzati è quindi cruciale comprenderne a fondo le proprietà ottiche fondamentali ed essere in grado di controllarle con strategie chimiche compatibili con la produzione su ampia scala».

Questa sperimentazione si è svolta nell’ambito del progetto NanoFarm con cui la Provincia autonoma di Trento supporta lo sviluppo industriale di Glass to Power.

La società Glass to Power

Glass to Power è una società nata dagli studi sugli LSC a base di nanoparticelle a semiconduttore, realizzati da Sergio Brovelli e Francesco Meinardi, con lo scopo di trasformare la famiglia di brevetti in una realtà industriale finalizzata alla produzione di vetrate fotovoltaiche semitrasparenti idonee al soddisfacimento del fabbisogno energetico di un edificio.

Sergio Brovelli, co-fondatore e presidente del consiglio Scientifico di Glass to Power, parla dei prototipi: «Questi prototipi ad alta efficienza e grandi dimensioni dimostrano come il connubio tra ricerca fondamentale ed industriale sia un fattore chiave per raggiungere avanzamenti tecnologici di grande impatto per la qualità della vita e dell’ambiente. Glass to Power è ora pienamente impegnata nell’industrializzare i processi produttivi per arrivare a breve sul mercato con prodotti certificati e costi contenuti».

La rivoluzione delle finestre fotovoltaiche diventa realtà

12/10/2016

Al via Glass to Power nuovo spin-off istituito nell’Università Milano Bicocca per industrializzare i nuovi vetri fotovoltaici dal potenziale importante

Partendo dall’innovativa tecnologia dei Concentratori Solari Luminescenti (LSD) basati su nuove nanoparticelle e sviluppata da un team di ricerca congiunto del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca in collaborazione con il Gruppo Usa del Los Alamos National Laboratory (U.S.A.), è stato realizzato in Bicocca lo spin-off di ateneo con l’obiettivo di industrializzare le finestre fotovoltaiche.

Si tratta di un prodotto che potenzialmente permette a tutto l’edificio di diventare fotovoltaico, coerentemente con le direttive europee NZEB che richiedono che entro la fine del 2020 tutti i nuovi edifici siano a energia quasi zero, e che gli immobili riescano ad essere autonomi dal punto di vista energetico, come previsto dalle direttive europee 31/2010/UE e 2012/27/UE.

Nelle lastre di plexiglass sono infatti inserite speciali nanoparticelle fluorescenti che catturano e concentrano la luce del sole, convertendola in raggi infrarossi che sono riflessi all’interno del pannello, dove è inserita una sottile striscia di celle al silicio che trasforma le finestre in pannelli fotovoltaici semitrasparenti, capaci di coprire il fabbisogno energetico di un edificio.

Glass to Power nasce da una partnership tra gli inventori della tecnologia dei Concentratori Solari Luminescenti, i Professori Francesco Meinardi e Sergio Brovelli, docenti rispettivamente di Fisica della Materia e di Fisica Sperimentale del Dipartimento di Scienza dei Materiali, e la società di consulenza tecnologica Management Innovation.

Obeittivo della Start Up Glass to Power è realizzare il prototipo industriale della finestra trasparente fotovoltaica in tempi relativamente brevi, il piano di sviluppo industriale studiato nel dettaglio prevede la valorizzazione di una famiglia di brevetti realizzati dal team scientifico di Milano-Bicocca su nuove classi di nano materiali, per produrre finestre e vetrate capaci di generare potenze fino ad oltre 50 W per metro quadro senza alcun impatto estetico sugli edifici in cui verranno applicate.

Il professor Sergio Brovelli evidenzia la tecnologia LSC è l’unica che assiura di realizzare finestre fotovoltaiche di grandi dimensioni e colorazione neutra, perfettamente integrabili architettonicamente anche nei contesti urbani senza impattare l’estetica o la vivibilità degli edifici.

In una nota del team di Milano Bicocca si legge che nei prossimi anni si prevede che il mercato del Building-Integrated Photovoltaic crescerà moltissimo, al ritmo del 30% annuo, fino a raggiungere nel 2022 il valore di 26 miliardi di dollari, il 40% del quale sarà concentrato in Europa. Si prevede inoltre che il settore che crescerà maggiormente sia proprio quello degli Zero-Energy Buildings, per rispondere alle normative europee.

Lo spin-off Glass to Power ha numerosi soci e un capitale iniziale piuttosto consistente di 300 mila euro. Tra i soci De Nora, azienda specializzata a mondiale nell’elettrochimica, la società Karma, finanziaria della Famiglia Amodeo, la società TEC di Milano, specializzata in progetti di efficienza energetica, oltre a vari soci individuali.

Il team iniziale dello spin-off conta 7-8 persone tra cui un dottorando Bicocca che sarà assunto al termine del dottorato di ricerca.

La tecnologia dei Concentratori Solari luminescenti di nuova generazione è stata selezionata come finalista degli R&D100 Awards 2016, è la prima volta che un’azienda italiana viene candidata agli Oscar dell’innovazione tecnologica.

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