FLEXMAT

Celle fotovoltaiche DSSC flessibili basate su materiali innovativi e coloranti di origine naturale e sintetica di nuova concezione

Responsabile: Alessandra Sanson

Personale coinvolto: Alex Sangiorgi

Data di inizio: 01/07/2011
Durata: 48 mesi
Finanziamento totale: 837.842 €
Bando: POR-FESR 2007-2013, Piemonte
Coordinatore: Paolo Castelli (R.T.M. SpA)
Consorzio: 9 partner di cui 5 aziende, 2 Università, 1 Politecnico, 1 Centro di ricerca nazionale

I nuovi materiali per applicazioni in campo energetico sono in continua evoluzione e le diverse tecnologie per la generazione di energia, soprattutto quelle che non utilizzano fonti da combustibili fossili, stanno conoscendo una forte spinta all’innovazione. Le cosiddette celle solari sensibilizzate a coloranti (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs) costituiscono la più valida alternativa alle celle di silicio. L’industrializzazione di tali celle necessita, però, di una ulteriore attività di studio per lo sviluppo dei materiali e per l’ottimizzazione delle tecnologie di assemblaggio.

Il progetto è stato quindi focalizzato sull’obiettivo di sviluppare e ottimizzare nuovi materiali e processi di realizzazione per lo sviluppo di celle fotovoltaiche DSSC flessibili, utilizzando semiconduttori mesoporosi prodotti con un innovativo metodo di nanostrutturazione laser e coloranti organici di sintesi di nuova concezione e coloranti naturali estratti da piante e frutti.

Il substrato della cella e il suo packaging sono stati realizzati con materiali polimerici aventi proprietà adeguate (resistenza meccanica e chimica, bassa permeabilità ai gas atmosferici), in modo da avere un prodotto finale sottile, leggero e a basso costo. La flessibilità dei materiali polimerici ha ampliato notevolmente le possibilità di utilizzo rispetto a quelle attuali delle celle fotovoltaiche rigide. La sigillatura della cella è stata ottenuta con un nuovo metodo mediante l’utilizzo di laser.

I seguenti obiettivi sono stati realizzati:

• Un nuovo metodo di fabbricazione del semiconduttore a TiO₂ e di sinterizzazione “fredda” dopo la deposizione sul substrato polimerico;
• La sintesi di coloranti innovativi di nuova concezione assorbenti anche nel rosso e nel vicino infrarosso;
• Lo sviluppo di un processo di estrazione efficiente ed industrializzabile di coloranti naturali da piante e frutti;
• La selezione di additivi ibridi inorganici-organici (e la sintesi di materiali innovativi) utili per la preparazione di elettroliti semi-solidi;
• La selezione di polimeri con prestazioni adeguate da utilizzare come substrato e come packaging ed un nuovo metodo di sigillatura tramite tecnologia laser.

L’attività di ricerca di ISTEC ha riguardato l’utilizzo di coloranti naturali appartenenti al gruppo delle antocianine, delle betalaine e dei loro derivati di origine vegetale o sintetica, come sensibilizzanti nelle celle solari foto elettrochimiche. Infine, ISTEC si è occupato anche della formulazione di inchiostri serigrafici a base di TiO₂ e della loro deposizione su substrati trasparenti flessibili.