Energia: pannelli solari, ENEA lavora a materiali innovativi contro umidità e raggi UV

Un team di ricercatori del Centro ENEA di Portici (Napoli) ha messo a punto materiali innovativi per salvaguardare i pannelli fotovoltaici da umidità e raggi ultravioletti. “I test preliminari pubblicati su ScienceDirect sono molto incoraggianti e mettono anche in evidenzia che durabilità e resistenza ai raggi ultravioletti di questi nuovi film incapsulanti possono migliorare ulteriormente aggiungendo nella formulazione additivi appropriati”, spiega Valeria Fiandra, ricercatrice del Laboratorio ENEA Dispositivi innovativi e coatrice dello studio insieme ai colleghi Lucio Sannino, Concetta Andreozzi, Giovanni Flaminio (Laboratorio Energia e Data Science) e Michele Pellegrino (Sezione Metodologie, Approcci e Strumenti per l’analisi della Sostenibilità delle Tecnologie Energetiche).

I film incapsulanti sono materiali polimerici-plastici utilizzati per rivestire e isolare dall’aria e dall’umidità le celle fotovoltaiche; svolgono un ruolo chiave nella tecnologia fotovoltaica perché assolvono a compiti cruciali come conferire l’integrità strutturale, prevenire il danneggiamento delle celle, formare una barriera contro l’umidità e garantire affidabilità e durata nel tempo del modulo, proteggendolo dal degrado dovuto agli agenti atmosferici, alla luce ed all’ossigeno.

Attualmente l’incapsulante più utilizzato nei moduli fotovoltaici è un materiale polimerico chiamato EVA (Etilene Vinil Acetato)[1] che ha un’eccellente trasmissione della luce solare grazie alla presenza di additivi[2] che ne migliorano le proprietà ottiche e chimiche. Tuttavia, durante la vita del modulo, l’EVA subisce una degradazione chimica dovuta a radiazione ultravioletta, alte temperature e agenti atmosferici che porta alla formazione di acido acetico. Lo sviluppo di questo acido determina la corrosione delle celle e il conseguente deterioramento del modulo.

“Per far fronte alle criticità dell’EVA, la nostra attenzione si è focalizzata su materiali alternativi il cui invecchiamento avvenga senza sviluppo di acido acetico. Tra questi c’è un’altra tipologia di materiali plastici, le poliolefine[3], che hanno caratteristiche molto interessanti: rispetto all’EVA comunemente utilizzato, hanno maggiore stabilità termica (fino a 400 °C rispetto ai 300 °C dell’EVA), migliore resistenza alla degradazione da raggi UV e una migliore barriera contro l’umidità”, sottolinea Valeria Fiandra.

I nuovi materiali possono essere riciclati e lavorati più volte e rendono potenzialmente più facile il disassemblaggio della struttura del modulo a fine vita permettendo di recuperare materiali valorizzabili e riciclabili e di migliorare così la sostenibilità economica e ambientale di tutto il ciclo di vita del modulo.

“Nel complesso, abbiamo rilevato che la scelta delle poliolefine come incapsulanti fotovoltaici alternativi rappresenta un buon compromesso tra proprietà ottiche, resistenza termica alle alte temperature, trasparenza e resistenza al foto invecchiamento. Con la nostra attività vogliamo fornire alle aziende uno strumento utile alla scelta del film incapsulante più adatto per la fabbricazione di moduli con elevate prestazioni, durevoli nel tempo”, conclude la ricercatrice ENEA.

[1] L’EVA fa parte dei polimeri termoindurenti che, in opportune condizioni di temperatura e/o in presenza di particolari sostanze, si trasformano in materiali rigidi, insolubili e infusibili. Questa trasformazione si verifica in seguito a reazioni di reticolazione, un processo tramite il quale le catene polimeriche vanno incontro a una reazione che crea legami forti. Tali polimeri sono difficilmente riciclabili in quanto i nuovi legami formati a seguito delle operazioni di reticolazione sono definitivi. Invece, i polimeri termoplastici, come le poliolefine, sono costituiti da catene lineari, poco ramificate, non legate tra loro da legami covalenti o ionici. Ciò significa che i polimeri termoplastici diventano malleabili quando vengono riscaldati e tornano allo stato solido quando si raffreddano. Possono essere fusi e rimodellati molte volte, senza subire alterazioni chimiche o degradazioni.

[2] Agente di reticolazione, stabilizzante della luce, antiossidante, assorbitore di ultravioletti.

[3] Poliolefine elastomeriche e termoplastiche (POE e TPO).