La perovskite verso l’industrializzazione

Posted on 10 Febbraio 202010 Febbraio 2020 by simeone

Il fotovoltaico a perovskite fa un passo verso la standardizzazione per le misure di stabilità e quindi verso l’industrializzazione

Tre ricercatori del CHOSE-Polo Solare organico della Regione Lazio, presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma Tor Vergata (Prof. Aldo Di Carlo, Prof. Francesca Brunetti, Dr. Francesca De Rossi) hanno fatto parte di un team di scienziati che si è occupato di raggiungere un consenso per definire le procedure per valutare e riportare le misure di stabilità effettuate sul fotovoltaico a perovskite, la nuova tecnologia che ora è al centro della ricerca sull’energia solare. Questo lavoro è evidenziato nell’articolo appena apparso in Nature Energy (https://rdcu.be/b0DiV) e nell’ Editorial (https://www.nature.com/articles/s41560-020-0552-6 ).

Come affermato nell’editoriale “ Perovskites take steps to industrialization “: “Fino ad ora, la comunità che si occupa di studiare le celle solari a perovskite, non aveva raggiunto un accordo nell’identificare test chiave che potessero individuare le cause specifiche del mal funzionamento per le celle solari a perovskite (PSC), che sono sia la causa che la conseguenza della limitata comprensione del deterioramento dei dispositivi. “Per questo motivo questo documento, frutto della collaborazione di 59 ricercatori di particolare rilevanza aventi 51 affiliazioni differenti, è di particolare rilevanza, poiché tratta i modi con cui la stabilità delle celle solari a perovskite dovrebbe essere valutata e riportata. La comunità scientifica che si occupa di celle solari a perovskite ha iniziato il proprio dibattito ispirata dal lavoro fatto dai colleghi che su celle fotovoltaiche organiche, che nel 2011 hanno sviluppato le raccomandazioni per valutare la stabilità dei loro dispositivi (i cosiddetti protocolli ISOS). Il Prof. Eugene A. Katz, dell’Università di Ben-Gurion del Negev (BGU), attualmente Visiting Professor presso i laboratori del CHOSE-Polo Solare organico della Regione Lazio, e la Prof. Monica Lira-Cantu del Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2) hanno avviato una tavola rotonda, che ha originato questo lavoro, sulla valutazione della stabilità dei PSC in occasione 11^th International Summit on Organic and Hybrid Photovoltaics Stability tenutosi in Cina nell’ottobre 2018. Gli esperti hanno integrato i protocolli esistenti con una serie di procedure di prova che tengono conto caratteristiche specifiche delle celle solari a perovskite. L’ applicazione di tali protocolli dovrebbe fungere da fase intermedia nella maturazione della tecnologia a PSC, poiché consentirà l’identificazione delle cause di degrado di tali dispositivi e fornirà le prospettive per la loro mitigazione. Questo documento è il risultato finale del progetto COST Stablenextsol di cui Lira-Cantu è stata la coordinatrice e Katz e Brunetti sono stati leader di Work package. Anche se questo articolo rappresenta un importante passo in avanti nella ricerca nel campo delle PSC, c’è ancora del lavoro da fare per standardizzare le misure di stabilità delle PSC, e questo rappresenterebbe l’ultimo passaggio per passare da un’attività di laboratorio ad una di tipo industriale.

Riferimento:

Mark V. Khenkin, Eugene A. Katz, et. al., Mónica Lira-Cantú. Consensus Statement for Stability Assessment and Reporting for Perovskite Photovoltaics based on ISOS Procedures. Nature Energy, 5, p. 35–49 (2020) http://dx.doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5

12/09 – “Biophilic & Active Energy Desing”, convegno alla Casa dell’Architettura

Posted on 5 Agosto 20195 Agosto 2019 by simeone

Alla Casa dell’Architettura, il prossimo 12 settembre, avrà luogo il convegno “Biophilic & Active Energy Design” che focalizza l’importanza dello Human Centered Design nella progettazione architettonica e che porterà a conoscenza dei partecipanti, o di coloro i quali ancora non lo conoscessero, il Biosphera Project.

Nato grazie a Mirko Taglietti, ideatore e promotore di Biosphera e amministratore di Aktivhaus, il progetto ha realizzato concept di case innovative nell’ambito della bioedilizia, inaugurando lo scorso autunno a Milano la Biosphera 3.0 Equilibrium, a cui la ricerca di Ingegneria “Tor Vergata” ha dato importante contributo con i team delle prof. Stefania Mornati, Cristina Cornaro, che partecipano al convegno, e del Polo Solare Organico della Regione Lazio CHOSE. Poco più di due anni fa, la Biosphera 1.0 fu presentata nella primavera 2017 nel corso della prima edizione della Settimana del Legno a Ingegneria “Tor Vergata”.

Il convegno intende aprire un dialogo sulle tecniche di progettazione e costruzione basate sul concetto di Human Centered Design riportando l’uomo al centro della costruzione, creando ambienti biofilici rigenerativi, rispettando l’ecosistema e trasformando gli edifici in generatori di energia.

Come dimostratore il progetto Biosphera Equilibrium rappresenta l’eccellenza assoluta nel campo delle costruzioni, pluricertificato dai principali istituti Italiani ed europei (Agenzia Casaclima, Agenzia Minergie Elvetica, Passiv Haus Institute tedesco) vincitore del premio sulla sostenibilità più ambito al mondo nel 2018 (Energy Globe Award), è un vettore per dialogare, formare ed informare i tecnici di settore sulle reali possibilità esistenti nel campo della progettazione di edifici autosufficienti a matrice rigenerativa. 45 aziende, 4 università (Univer- sità Valle D’Aosta, Università Torino, Scuola Universitaria Svizzera Italiana, Università di Roma Tor Vergata), 4 istituti di ricerca e associazioni (Isinnova, Labgrade, CHOSE-polo solare organico del Lazio, ITC-CNR) unite per creare un contenitore di vita, con il vincolo di utilizzo di soli prodotti presenti in commercio, al fine di diffondere concretamente questa modalità costruttiva nata per soddisfare le esigenze sia dei nuovi edifici che delle ristrutturazioni. Energia Zero, Sostenibilità, Biocompatibilità, Mobilità Dolce, Biofilia e rigenerazione i temi affrontati dal progetto, supportato scientificamente da un costante monitoraggio sia a livello prestazionale che a livello di impatto sulla fisiologia umana.

Il giorno del convegno, ma anche nei giorni precedenti e seguenti, sarà possibile visitare la Biosphera Equilibrium, presso il giardino dell’Acquario Romano, magnifica sede della Casa dell’Architettura: la presenza del concept a Roma fa parte del Road Show della struttura innovativa, in Italia e all’estero.

Biosphera Equilibrium: ottobre 2018, inizia il tour della casa che ‘rigenera mente e corpo’ e Ingegneria Tor Vergata partecipa al progetto

Posted on 15 Ottobre 20185 Agosto 2019 by simeone

Partirà da ottobre 2018 e durerà due anni il tour della nuova versione di Biosphera, la casa all’avanguardia nella bioedilizia che è stata presentata nella primavera 2017 nel corso della prima edizione della Settimana del Legno a Ingegneria “Tor Vergata”.

Un concept innovativo a cui anche Ingegneria “Tor Vergata” ha contribuito con lo studio del comportamento energetico, della resistenza meccanica dei pannelli dell’involucro esterno e con la fornitura di un pannello fotovoltaico organico.

Secondo gli organizzzatori, si tratta di una casa che riesce a rigenerare mente e corpo, la Biosphera Equilibrium, la sfida più innovativa di Biosphera project.

Viviamo circa 50 anni, il 65/70% della nostra vita, all’interno di edifici. Siamo sicuri che siano progettati a partire dalle nostre esigenze fisiche e psichiche?
Il rigenerarsi di corpo e mente, l’appagamento e il ritorno al perfetto equilibrio di tutti i sensi: è quanto prova chiunque soggiorni in Biosphera Equilibrium, un edificio costruito adottando alcune delle tecnologie più avanzate al mondo ad oggi disponibili, secondo i principi indicati dalla Biofilia per generare il massimo benessere di chi lo abita, focalizzando la progettazione non solo su autonomia energetica e massime prestazioni.
E’ stato presentato oggi mercoledì 10 ottobre a giornalisti e operatori specializzati in piazza Cesare Beccaria a Milano dove resterà installato fino al 14 ottobre.

Biosphera Equilibrium è un edificio mobile, energicamente autonomo e flessibile dalle altissime prestazioni fisiche, energetiche, ambientali e biofiliche.
Verrà testato come abitazione, scuola, ufficio e residenza sanitaria nel corso dei prossimi 20 mesi durante un road show in Italia e Svizzera.
Chi utilizzerà l’edificio verrà sottoposto a monitoraggio fisiologico tramite un braccialetto apposito, neurologico grazie ECG e a un’indagine biofilica tramite test scritti.
Biosphera Equilibrium è in grado di produrre energia per 8.000 Kilowattora /anno, mentre per mantenere gli standard abitativi nel massimo comfort, richiede solo 2.000 Kilowattora / anno (stime annue medie). È quindi un edificio attivo che produce quattro volte più energia di quanto necessita. Parte dell’energia eccedente viene utilizzata durante il road show per alimentare un’auto elettrica.

Biosphera Project giunge con Biosphera Equilibrium alla sua terza fase, il progetto è promosso da Aktivhaus in collaborazione con numerosi enti, università e imprese allo scopo di testare le tecnologie più avanzate al mondo nell’ambito della bioedilizia con la finalità ultima di implementare le tecnologie testate in edifici di nuova costruzione. Dopo Biosphera 1.0 focalizzato sulla modularità e Biosphera 2.0 edificio attivo, focalizzato sulle prestazioni energetiche (testato a -20° e +40°) viene presentato il modulo Biosphera Equilibrium che da implementa tutto quanto realizzato in precedenza e adotta nuove tecnologie e soluzioni architettoniche allo scopo di portare a una reale rigenerazione psico-fisica che verrà studiata e monitorata.

“Quando ci troviamo all’aperto in un ambiente naturale il nostro corpo e la nostra mente si rigenerano. È la nostra esperienza a insegnarcelo e sono la psicologia, la genetica, la neurologia e la fisiologia a confermarlo scientificamente. A questo progetto hanno lavorato biologi, psicologi, architetti, ingegneri, botanici, creativi, illuminotecnici, neuroscienziati, artisti, artigiani e visionari. Lo scopo è stato realizzare un edificio dove accadano i medesimi fenomeni di rigenerazione fisica e psichica – dichiara Mirko Taglietti ideatore e promotore di Biosphera”.

Biosphera Equilibrium, durante il road show lungo due anni, sarà nel 2018 a Milano, Locarno, Spreitenbach, Rohrschach, Airolo e nel 2019 a Bolzano, Dobbiaco, Val di Non, Milano, Como, Valmorea, Bari, Roma, Verona.

Biosphera Equilibrium, installato in Piazza Cesare Beccaria a Milano, è visitabile dal 11 al 14 Ottobre dalle ore 10 alle ore 17. Guarda il VIDEO DI LANCIO

Alla progettazione e realizzazione di Biosphera Equilibrium hanno partecipato: Aktivhaus come soggetto ideatore e promotore; il Comune di Milano come ente patrocinatore; Minergie, Casaclima e Pefc come enti certificatori; l’Università della Valle d’Aosta, il Dipartimento di scienze mediche dell’Università di Torino, il Choose dell’Università Tor Vergata di Roma, il Futurfood institute, Labgrade e Ticino Energia come enti di ricerca e associazioni; MINI, Internorm Italia, Rockwool, Artuso, Sunage, Olev, T&T, Ave, GSI control come main partner; Agrisu, Bluemartin, Bricks4kids , Coblanco, Coelux, Dot Q, Wood Control, Gerflor , Lametal, Newtohm, Pirmin Murer, Polimax Italia, 4eservizi, RAD, Red, SIGA, Sigma coatings, Thimus, Une, Energie Naturali, Genesis, Studio Sandrini, APCAS, Lamellazione, Master Way, Sim-patia, Caesencome innovation partner.

Contributi di “Tor Vergata” a Biosphera 3.0 Equilibrium

La prof. Cristina Cornaro, docente di Fisica Tecnica Ambientale, afferente al Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa, con il suo team del gruppo di ricerca ESTER, ha studiato il comportamento energetico del modulo abitativo Biosphera 3.0 Equilibrium simulando l’interazione dell’involucro edilizio con l’ambiente esterno al variare del tempo. Il comportamento del modulo abitativo è stato studiato nelle varie condizioni climatiche in cui si troverà durante il suo percorso itinerante in varie località italiane e straniere. In fase di progettazione la simulazione ha permesso di valutare la migliore soluzione per l’inserimento di innovativi materiali a transizione di fase nella stratigrafia dell’involucro. Questi materiali funzionano come accumulatori termici aumentando l’inerzia termica delle murature contribuendo a smorzare i picchi di temperatura all’interno dell’ambiente migliorando le condizioni di benessere ambientale degli occupanti. I risultati della sperimentazione sono oggetto di una tesi di laurea.

Il team della prof. Stefania Mornati, docente di Architettura Tecnica, in collaborazione con la prof. Zila Rinaldi, docente di Tecnica delle Costruzioni, (Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica) sta svolgendo una tesi di laurea incentrata sulla evoluzione dei moduli Biosphera e sulla valutazione, tramite prove di laboratorio, della resistenza meccanica dei pannelli compositi che costituiscono l’involucro del modulo.

Il Polo Solare Organico della Regione Lazio CHOSE, Centre for Hybrid and Organic Solar Energy del Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma Tor Vergata, è un centro di eccellenza nel settore del fotovoltaico di nuova generazione stampabile. Nato nel 2006 dalla volontà della Regione Lazio e dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata rappresenta ad oggi un riferimento nazionale ed internazionale per il fotovoltaico organico, a colorante (DSC-Dye Sensitized Solar Cells) e a perovskite. CHOSE è stato inserito recentemente dal KET (Key Emerging Technologies)-Observatory della Commissione Europea tra i Key Market. Il contributo del CHOSE al progetto Biosphera sarà rappresentato dalla fornitura di un pannello fotovoltaico in tecnologia a colorante DSC da installare sul modulo stesso che permetterà di valutare i benefici di queste nuove tecnologie e contribuirà all’aspetto di generazione elettrica autonoma. Consulta il Report europeo dei players nella tecnologia fotovoltaica a perovskite.

Quando il fotovoltaico organico abita l’architettura

Posted on 4 Aprile 20165 Aprile 2016 by simeone

Inchiostro fotovoltaico nei vetri serigrafati, arredi interni rivestiti di film fotovoltaico, superfici esterne che possono generare energia grazie al fotovoltaico: il progetto “La Vie en Rose” punta alla sostenibilità e all’autosufficienza energetica in un modulo abitativo proposto alla XXI Triennale di Milano.

C’è del fotovoltaico organico ne “la Vie En Rose”, il progetto di architettura dello studio romano LPA, esposto nella mostra “Stanze. Altre filosofie dell’abitare” curata da Beppe Finessi, al Salone del Mobile, nell’ambito della XXI Triennale di Milano, visitabile dal 2 aprile al 12 settembre 2016.
E CHOSE – Center for Hybrid and Organic Solar Energy, il Polo per il Solare Organico creato dalla Regione Lazio nel 2006 in collaborazione con l’Università di Roma Tor Vergata, Dipartimento di Ingegneria Elettronica, ha fornito il fotovoltaico organico e il know-how tecnico e scientifico.
“Lo Studio LPA ha mostrato di comprendere le enormi potenzialità delle tecnologie fotovoltaiche innovative sviluppate dal CHOSE – commenta Andrea Reale, dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma Tor Vergata – L’Università si è messa in gioco confrontandosi attraverso CHOSE con il mondo del design architettonico, per mostrare come la ricerca applicata possa trovare quei punti di contatto con la società, secondo le linee guida del cosiddetto Terzo Settore dell’Università, dopo la didattica e la ricerca”.

Il fotovoltaico organico
Il progetto “la Vie en Rose“ propone il tema della sostenibilità e interpreta le possibilità tecniche e progettuali del fotovoltaico Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), un sistema ibrido organico-inorganico di celle fotoelettrochimiche di terza generazione. Sono celle fotovoltaiche sensibilizzate a colorante, che si ispirano al processo di fotosintesi clorofilliana delle piante dove una serie di reazioni chimiche avvengono nelle foglie grazie all’assorbimento della radiazione solare da parte delle molecole coloranti (clorofilla) e alla trasformazione della luce in nutrimento per le piante stesse.

“La tecnologia DSC è stata portata da CHOSE al livello di linea pilota industriale con il Consorzio università-industria Dyepower- continua ancora Andrea Reale – Il fotovoltaico di terza generazione (dopo il Silicio cristallino ed il FV a film sottile) presenta elementi di innovazione enormi, sia per la possibilità di adottare metodologie di produzione tipiche dell’industria tipografica, sia per gli usi in contesti a elevato valore aggiunto (BIPV, indoor, serre, portable electronics, etc)”.

La cella fotovoltaica organica utilizza una miscela di materiali in cui un pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri componenti estraggono la carica per produrre elettricità. Il cosiddetto Dye Sensitized Solar Cell è stato messo a punto nel 1991 al Politecnico di Losanna dal professor Michael Grätzel utilizzando un pigmento fotosensibile di sintesi chimica. È anche possibile ottenere pigmenti dai mirtilli, la antocianina, e altri pigmenti sono stati creati successivamente dalle bucce delle melanzane, arance rosse, spinaci e anche alghe.

A Roma il Polo per il Solare Organico (CHOSE – Center for Hybrid and Organic Solar Energy) è stato creato dalla Regione Lazio nel 2006 in collaborazione con l’Università di Roma Tor Vergata. Questo centro di eccellenza porta avanti ricerche sul Dye Sensitized Solar Cell e sistemi simili per aumentare l’efficienza, la stabilità e la durata dei pannelli oltre ai possibili processi di industrializzazione. Il prototipo in mostra è stato realizzato dal consorzio università-industria Dyepower cui partecipa CHOSE.

Il sistema può essere stampato o serigrafato su superfici tipo vetro, plastica o metallo, sia piane che curve, sia rigide che flessibili. Il sistema funziona con efficienza indipendentemente dall’orientamento solare e dalle condizioni meteorologiche, in spazi interni e perfino con la luce artificiale. Il basso costo dei materiali, l’ecosostenibilità attraverso il totale riciclo degli elementi, e la facile applicazione lo rendono il sistema ideale per il progetto di cellula abitativa di Lazzarini Pickering.

Le pellicole fotovoltaiche sono state applicate alle lamelle delle veneziane della serra solare esterna e su tutte le superfici interne della cellula e sui pannelli di facciata. Pannelli autopulenti in vetro serigrafato combinati con le veneziane delle serre solari creano un’architettura scintillante. Un complesso abitativo, ispirato dai sistemi biomimetici di fotosintesi artificiale, in continua trasformazione architettonica, spaziale, funzionale ed energetica.

Il progetto LA VIE EN ROSE
Gli architetti Claudio Lazzarini e Carl Pickering, di LPA, studio LazzariniPickeringArchitetti, descrivono così il progetto: “Lastre di vetro dal rosa al rosso Bordeaux definiscono le pareti di una cellula abitativa minima che indaga le potenzialità architettoniche, tecniche, estetiche ed etiche delle nuove tecnologie del fotovoltaico organico.
Superfici serigrafate con un inchiostro fotovoltaico rosso scuro producono energia se esposte a sorgenti di luce diretta, indiretta o artificiale innescando un loop virtuoso tra consumo e produzione energetica.
Trentatré metri quadri di interno e dodici di loggia/serra accolgono tutte le funzioni abitative di una coppia che dal contemporaneo guarda al futuro portando con sé elementi di memoria.
Una pianta centrale, protetta da una volta, è racchiusa da un perimetro di spazi serventi e pannelli fotovoltaici che aprendosi a seconda delle esigenze modificano lo spazio come quinte teatrali.
Gli arredi si fondono con gli infissi, gli infissi diventano arredi, tutto si trasforma.
La loggia/serra, spazio di mediazione tra interno ed esterno, governa la climatizzazione e la produzione energetica e ospita piante e funzioni di vita domestica.
Le cellule abitative duplicandosi e aggregandosi generano architetture e paesaggi in continua trasformazione che aspirano a una autosufficienza energetica”.

Sette Green Awards 2015, premiata “Tor Vergata” con il Polo Solare Organico

Posted on 9 Dicembre 201511 Dicembre 2015 by simeone

Ecco la notizia dei Sette Green Awards 2015 ripresa dal Corriere della Sera / Ambiente del 4 dicembre

dal sito d’ateneo rileviamo e pubblichiamo

L’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” è stata premiata ai “Sette Green Awards”, gli Oscar dell’ambiente delle pagine verdi del magazine “Sette” del Corriere della Sera, per il progetto “CHOSE” – Polo Solare Organico, realizzato in collaborazione con la Regione Lazio.
Il CHOSE, “Centre for Hybrid and Organic Solar Energy”, che ospita oltre 30 ricercatori e circa 1000 m2 di laboratori, è uno dei tre centri di ricerca e sviluppo italiani selezionati dal settimanale “Sette” del Corriere della Sera, dopo un lungo viaggio all’interno dei laboratori di ricerca, delle istituzioni e delle aziende della nostra penisola per raccontare le eccellenze italiane e i loro progetti sul fronte della sostenibilità. Gli altri due centri premiati sono il “PackLAB”, nato della Facoltà di Scienze Agrarie e Alimentari dell’Università degli Studi di Milano con un progetto sul packaging alimentare e il LabIcab, il Laboratorio di Ingegneria Chimica dell’Ambiente e dei Bioprocessi dell’Università di Verona per il progetto sulla depurazione delle acque reflue.

Il CHOSE nasce nel 2006 dalla collaborazione tra l’Università di Roma “Tor Vergata” e la Regione Lazio ed è uno dei punti di riferimento scientifico per il fotovoltaico di terza generazione e per le nuove applicazioni.

«Il centro di ricerca sviluppa celle solari basate su tecnologie organiche e ibride destinate a produrre energia pulita con un impatto visivo inferiore ai tradizionali pannelli in silicio. – dichiara Aldo di Carlo, condirettore del CHOSE e professore di Optoelettronica e Nanoelettronica all’Università di Roma Tor Vergata” – Grazie al premio dei “Sette Green Awards” CHOSE potrà dotarsi di un sistema di trattamento al plasma che permetterà di migliorare l’interfaccia tra i vari strati che compongono la cella solare con conseguente aumento dell’efficienza e della stabilità».

«L’Oscar per l’ambiente assegnato al CHOSE è un esempio dell’impegno e attenzione di “Tor Vergata” per il tema della sostenibilità, in linea con la “missione” e la “visione” dell’Ateneo a favore dello sviluppo sostenibile che è stata ufficializzata nel corso della cerimonia dell’inaugurazione dell’Anno Accademico. Missione che “Tor Vergata” si impegna a tradurre sul piano della didattica, della ricerca e del rapporto con il territorio», afferma il rettore di Roma “Tor Vergata” Giuseppe Novelli.

I vincitori della quinta edizione dei Sette Green Awards sono stati annunciati, lo scorso 1° dicembre, presso la Triennale di Milano da un giuria, presieduta dal professore di Economia Ambientale all’Università Bocconi Francesco Bertolini, che ha consegnato un riconoscimento di 9.000 euro complessivi che andrà ai tre progetti considerati più meritevoli.

Il CHOSE di “Tor Vergata” si è aggiudicato anche un posto tra le “100 ITALIAN ENERGY STORIES”, il rapporto presentato da Enel e Symbola che raccoglie esperienze eccellenti nella filiera italiana dell’elettricità: dalla generazione alla distribuzione, dalla manutenzione degli impianti per arrivare all’efficienza dei consumi nelle case.