Le nuove tecnologie energetiche costituiscono sicuramente l’obiettivo primario della transizione in atto dai combustibili fossili verso le rinnovabili nelle loro diverse declinazioni. Un mix necessario per arrivare a quella neutralità che dovrebbe avere un effetto sostanziale e positivo sullo stato dell’ecosistema. Una corsa contro il tempo certamente dove ogni progresso deve essere salutato con realismo e senza clamori mediatici rifuggendo in sostanza da facili entusiasmi che poi tradotti nel concreto rischiano di provocare danni, ritardi, disillusioni.

L’efficienza è il metro più rilevante al quale fare riferimento. Ed efficienza si lega senza mezzi termini anche a sicurezza, compatibilità economica, riciclo, ciclo compatibile di smaltimento e via dicendo. Ecco perché ogni ricerca, ogni progresso è rilevante se incide su uno o più di questi elementi che abbiamo indicato.

Uno studio condotto dall’Istituto di Nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Lecce (Cnr-Nanotec) e dal Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio de Giorgi” dell’Università del Salento, in collaborazione con altre istituzioni di ricerca, tra cui l’Università Jaume I di Castellón de La Plana e l’Università Statale di Campinas, ha dimostrato che è possibile migliorare le prestazioni delle celle solari semitrasparenti a perovskite (un minerale costituito da titanato di calcio. Il nome deriva dal grande collezionista di minerali russo Perovskij e venne attribuito a cristalli opachi di forma cubica trovati dal mineralogista tedesco Gustav Rose nel 1839 ad Achmatovskaja nei Monti Urali in Russia) “manipolando” l’interazione della luce in elettrodi trasparenti.

Pubblicato sulla rivista ACS Energy Letters, lo studio ha dimostrato che, mediante l’uso di tecniche ellissometriche avanzate, è possibile intervenire sulle modalità di propagazione della radiazione elettromagnetica visibile in elettrodi multistrato composti da strati di ossido e metallo. Ciò ha consentito la realizzazione di elettrodi trasparenti nel visibile in un ampio intervallo di angoli di incidenza della luce che, opportunamente inseriti in dispositivi optoelettronici come le celle solari a perovskite, permettono di raggiungere prestazioni record in termini di efficienza, di trasparenza e comfort visivo.

“Le prestazioni delle celle solari semitrasparenti a perovskite – spiega Marco Mazzeo, docente di fisica sperimentale della materia all’Università del Salento e ricercatore presso il Cnr-Nanotec – sono sempre state limitate dalla opacità caratteristica degli elettrodi adoperati nonché dalla riduzione della efficienza con l'angolo di incidenza dei raggi solari, un limite intrinseco dovuto alle leggi di Fresnel le quali stabiliscono che la quantità di luce riflessa tende ad aumentare con l’angolo con cui la luce incide su una superficie. Grazie allo studio della propagazione del segnale elettromagnetico attraverso strutture multistrato dielettrico/metallo, condotto mediante ellissometria avanzata, siamo riusciti a realizzare elettrodi che, dal punto di vista elettromagnetico, si comportano complessivamente come un mezzo trasparente, ad esempio l’aria”.

Nell’ambito dello studio, in collaborazione con la professoressa Sofia Masi della Università Jaume I di Castellón, si sono integrati questi elettrodi in celle solari semitrasparenti di perovskite a giunzione singola con prestazioni senza precedenti.

“Un approccio ‒ osserva Antonella Lorusso, prima autrice del lavoro e ricercatrice presso l’Università del Salento – che ha consentito un totale abbattimento della luce solare riflessa in un ampio intervallo di angoli di incidenza e frequenze ottiche, consentendo di massimizzare non solo la luce solare trasmessa attraverso il dispositivo ma contemporaneamente, tutte le caratteristiche optoelettroniche della cella: dall’efficienza all’estetica cromatica”.

Il risultato raggiunto rappresenta un importante traguardo con possibili risvolti tecnologici nel campo dell’autosostenibilità delle smart cities. Questa nuova generazione di dispositivi potrebbe, infatti, fornire in futuro elettricità verde in loco, riducendo significativamente le emissioni di gas serra e disaccoppiando la produzione di energia dalla distribuzione energetica attualmente basata su costose reti elettriche. Altri settori in cui le celle solari trasparenti a perovskiti potrebbero trovare sbocchi applicativi sono, inoltre, l’agrivoltaico, l’elettronica wearable e l’automotive.

Spiegazioni scientifiche, certo, che per i comuni mortali possono dire poco ma che nelle loro realizzazioni pratiche possono dare un indirizzo concreto e positivo sui cambiamenti in atto e necessari verso l’efficienza energetica e la neutralità ambientale.

Atteso che ogni cambiamento porta con sé necessariamente un ambientamento a nuove condizioni per le quali occorre essere preparati non soltanto in termini scientifici e tecnici, ma soprattutto etici, sapendo che ogni passo avanti in questa direzione porta con sé vantaggi di sicuro ma anche nuovi obblighi pratici e morali perché il salvataggio del pianeta lo riguarda tutto e non soltanto quella parte privilegiata, ancora, che potrebbe permettersi alcuni avanzamenti egoistici a detrimento del resto dell’umanità!