Colori veri: Pannelli solari per migliorare gli esterni degli edifici

Moduli fotovoltaici che possono essere prodotti in uno spettro di singoli colori, attraverso una tecnologia ispirata alle ali delle farfalle, sono stati sviluppati dall'Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare (ISE).

L'obiettivo, spiega il Dr. Thomas Kroyer, capo del Group Coating Technology and Systems dell'organizzazione, è quello di rendere i pannelli solari più esteticamente piacevoli per incoraggiare i progettisti a incorporarli negli edifici

"Vediamo un grande potenziale per questi pannelli nel fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV). BIPV è una tecnologia che può migliorare significativamente il bilancio di CO2 di un edificio, idealmente al punto di un edificio a energia zero o plus-energy"

Ali di farfalla

BIPV comporta l'uso di moduli fotovoltaici al posto dei materiali da costruzione convenzionali in aree come tetti, lucernari e facciate. Eppure, nonostante i suoi benefici e l'estetica migliorata dei pannelli solari negli ultimi tempi, i moduli fotovoltaici non sono ancora caratteristiche di design popolari tra gli sviluppatori, i progettisti e gli architetti

I moduli Fraunhofer ISE, tuttavia, sposano la funzionalità con la bellezza e saranno disponibili in una gamma di colori per migliorare o fondersi con l'edificio su cui sono montati, spiega il Dr. Kroyer:

"I metodi convenzionali per colorare le celle solari o il vetro di copertura offrono una selezione limitata di colori e hanno uno svantaggio decisivo - cioè causano perdite di energia relativamente alte. Il nostro procedimento produce moduli colorati con perdite di trasmissione minime e quindi perdite minime nella resa energetica"

Il processo del Fraunhofer ISE vede uno strato di materiali dielettrici aggiunto sul retro del vetro fotovoltaico che ha una struttura fotonica 3D

"Questa struttura si ispira alla farfalla morpho la cui ala blu brillante non è creata da pigmenti come nelle altre farfalle, ma piuttosto da una struttura superficiale con lamelle [un sottile strato di tessuto organico] nella gamma dei nanometri. Le lamelle in miniatura, che possono essere viste solo al microscopio elettronico, causano la diffrazione e l'interferenza della luce. Le numerose lamelle riflettono la luce di una specifica lunghezza d'onda, in questo caso il blu; le riflessioni si rafforzano a vicenda in modo da ottenere un colore veramente brillante"

Trasmissione della luce

La particolarità di questa struttura è che rimane trasparente per le altre lunghezze d'onda. È quindi ideale per produrre colori brillanti mantenendo un'alta trasmissione della luce. Rispetto al vetro di copertura non rivestito, i moduli colorati mostrano una perdita di potenza relativa di solo il sette per cento, un'efficienza unica nel settore delle costruzioni. Le sfumature possono essere specificate regolando la distanza tra le lamelle all'interno della struttura 3D sulla superficie del vetro, permettendo di produrre qualsiasi colore, dice il Dr. Kroyer:

"Più complessa è la struttura fotonica utilizzata, migliore è la qualità del colore, ad esempio in termini di stabilità angolare, e l'efficienza"

I prototipi dovrebbero essere prodotti più tardi quest'anno. I pannelli potrebbero essere sul mercato nel 2022.

"La più grande sfida del progetto è trovare un compromesso tra lo sforzo di produzione - costo e tempo - e l'effetto del colore. Il nostro attuale obiettivo di ricerca è quello di ottenere il miglior effetto di colore possibile a un costo ragionevole per i produttori di moduli solari."