Il fotovoltaico è diventato un filone portante della transizione energetica globale e le tecnologie dominanti, basate sul silicio, seppur altamente performanti, necessitano di essere integrate con tecnologie di nuova generazione. Così come non basta mantenere in vita gli organi, se non si promuove la salute complessiva della persona, anche nelle tecnologie energetiche non serve solo estendere la durata dei dispositivi: occorre anche sviluppare soluzioni che siano realmente sostenibili, in grado di integrarsi nella vita quotidiana e di contribuire in modo concreto al processo di trasformazione green. Per rendere possibile la transizione servono materiali più flessibili, stabili e sostenibili, capaci di superare questi ostacoli e aprire nuove prospettive di applicazione. “Il fotovoltaico è una tecnologia ancora giovane, ma in crescita rapidissima: la vera sfida è andare oltre i limiti attuali e aprire nuove possibilità, rendendo le celle più efficienti, ma anche più versatili e accessibili”, sottolinea Marcello Franzini, chimico dell’Università di Torino, già ricercatore alla Newcastle University e premiato dalla Royal Society of Chemistry a Londra per i suoi studi sul fotovoltaico innovativo. “Solo così potremo trasformare davvero il solare in una risorsa diffusa, capace di incidere nella vita quotidiana di tutti”. Tra le strade più promettenti ci sono le celle solari sensibilizzate a colorante: a differenza del silicio, queste sfruttano un sistema che include un foto-anodo, un colorante, un elettrolita e un contro-elettrodo. Il vantaggio è la possibilità di realizzare dispositivi a basso costo, leggeri e adattabili a superfici flessibili o trasparenti, capaci di funzionare anche con luce indiretta. La ricerca, però, si è spesso scontrata con il problema dei materiali: i contro-elettrodi tradizionali in platino sono costosi e poco stabili, mentre negli ultimi anni ha dominato il settore un polimero conduttivo detto Pedot che, pur efficiente, presenta limiti di disponibilità e di compatibilità a lungo termine. "Platino e Pedot hanno garantito risultati importanti, ma non sono soluzioni definitive: entrambi hanno vincoli che ne frenano l’applicazione su larga scala, ed è per questo che è fondamentale esplorare nuove famiglie di materiali - spiega Franzini -. Ogni volta che introduciamo un materiale alternativo allarghiamo lo spazio delle possibilità e creiamo margini per innovazioni inattese”. Dalla necessità di trovare alternative ai materiali tradizionali è nato uno studio condotto tra Torino e Newcastle, in stretta collaborazione con il collega Simone Galliano. La ricerca ha sperimentato l’uso di polimeri di coordinazione (formati da legami tra ioni metallici e molecole organiche, noti per la loro versatilità) come contro-elettrodi, depositati direttamente sul vetro conduttivo, offrendo una via diversa per migliorare stabilità ed efficienza delle celle solari. "Abbiamo dimostrato che questi polimeri possono sostituire completamente i materiali di riferimento, mantenendo un’efficienza superiore al 10% e una stabilità paragonabile – racconta Franzini –. La vera novità è che si tratta di una classe di materiali mai applicata prima in questo ruolo: è un punto di partenza, con margini enormi di miglioramento nelle future ottimizzazioni”. Il lavoro ha richiesto una sintesi di diversi polimeri, basati su centri metallici di nichel e rame. Dopo una fase di caratterizzazione elettrochimica, il materiale più promettente è stato inserito in celle complete, dimostrando prestazioni competitive con i migliori contro-elettrodi noti. “Non abbiamo ancora raggiunto record assoluti, ma il fatto che un materiale nuovo e non ottimizzato abbia già performance così solide lascia immaginare sviluppi molto rapidi - sottolinea Franzini -. Inoltre l’assenza di metalli costosi e la compatibilità con diversi elettroliti apre la strada a dispositivi più sostenibili e duraturi”. Questi saranno alcuni dei temi presenti allo Young Researchers’ Forum organizzato dal Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM) a Napoli il 9 e 10 ottobre, dove Franzini sarà tra i protagonisti. L’iniziativa, che coinvolge anche il Gruppo Giovani della Società Chimica Italiana, nasce per dare voce alle nuove generazioni di ricercatori, offrendo occasioni di confronto trasversale tra chimica, fisica, scienza dei materiali e ingegneria. “Incontri come questo sono preziosi, perché ci permettono di non restare chiusi nei laboratori, ma di ricevere feedback, costruire connessioni e magari avviare nuove collaborazioni - osserva -. A volte basta che un fisico o un ingegnere ti suggerisca una misura diversa per aprire strade di ricerca che da soli non avremmo immaginato”. La prospettiva non riguarda soltanto il singolo progetto, ma un quadro molto più ampio. Del resto, l’energia solare è oggi al centro delle strategie europee per raggiungere la neutralità climatica entro il 2050, mentre le incertezze geopolitiche rischiano di rallentarne il cammino. "Negli ultimi anni tutte le tecnologie fotovoltaiche hanno fatto passi da gigante: dalle perovskiti alle celle organiche, la ricerca ha corso velocissima - riflette Franzini -. Il problema è che la politica, spesso, non tiene lo stesso passo e in alcuni Paesi, come gli Stati Uniti, si intravedono segnali di rallentamento negli investimenti. In Europa, invece, la spinta rimane forte e rappresenta un traino per chi lavora ogni giorno su queste tematiche”.