Agrivoltaico: Materiali per il fotovoltaico semi-trasparente selettivo

Affiancando la sempre crescente produzione di energia elettrica, fonte di una buona parte delle emissioni di gas serra, anche il fotovoltaico sta continuando a crescere e aumentare la propria capacità produttiva, seppur al momento ancora bassa. Per evitare competizioni tra la produzione di energia solare e di cibo nell’utilizzo dei terreni, l’agrivoltaico si presenta come la soluzione, permettendo proprio di utilizzare questi spazi per entrambi gli scopi simultaneamente. L’ombreggiamento causato dall’installazione di pannelli fotovoltaici opachi sopra le colture può talvolta risultare eccessivo, motivo per cui si sono proposte nuove soluzioni come l’utilizzo di particolari celle solari realizzate con antenne ottiche, per assorbire solo parte della luce, o tecnologie in grado di essere semi-trasparenti. Tra queste, il fotovoltaico organico (OPV) e le dye-sensitized solar cells (DSSC) hanno la proprietà unica di poter essere sensibilizzate e assorbire solo determinate lunghezze d’onda. La prima tipologia sfrutta la formazione di un eccitone e la successiva separazione delle cariche per produrre energia, impiegando come sostanze fotoattive un donatore e un accettore, entrambi con estesi sistemi π-coniugati. Una proposta per l’agrivoltaico di una cella OPV dimostra come sia effettivamente possibile realizzare celle di questo tipo tramite un’attenta sintesi dei sensibilizzanti per ottenere uno spettro di assorbimento ben preciso con efficienze relativamente alte. Le DSSC sfruttano invece un colorante, il quale si ossida iniettando fotoelettroni nella banda di conduzione del semiconduttore, generando in seguito una corrente. I coloranti devono mostrare dei livelli energetici degli orbitali di frontiera ottimali in maniera tale da favorire il processo di passaggio del fotoelettrone e la loro seguente rigenerazione. Anche per questo tipo di celle numerose proposte mirate per l’agrivoltaico sono state avanzate sfruttando diverse tipologie di sensibilizzanti, dimostrandone il potenziale.