La transizione energetica in Germania, Europa e nel resto del mondo sta determinando una forte domanda di pannelli solari. Oltre alle elevate rese energetiche, anche l’estetica e l’accettazione sono fattori sempre più importanti. Per soddisfare queste tendenze, un team di ricercatori del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE ha sviluppato un innovativo elemento di facciata solare che può essere incorporato nell’esterno di un edificio in modo praticamente invisibile e senza alcuna significativa perdita di efficienza. Con lo sviluppo della tecnologia di rivestimento MorphoColor®, gli esperti hanno dato un importante contributo all’espansione dei sistemi fotovoltaici integrati in Germania.
I sistemi fotovoltaici non sono una caratteristica di design popolare tra architetti e proprietari di edifici. I ricercatori Oliver Höhn, Thomas Kroyer e Andreas Wessels del Fraunhofer ISE, con sede a Freiberg, in Germania, hanno deciso di cambiare le cose sviluppando pannelli solari colorati esteticamente gradevoli che presentano colori saturi e angolarmente stabili con una perdita minima di efficienza, in modo da poter essere integrati in maniera praticamente invisibile negli esterni degli edifici. Per questo progetto innovativo, è stato loro conferito il Premio Joseph von Fraunhofer per il 2024.
Ispirati dalle farfalle morpho
Ci sono due fattori cruciali nei pannelli solari per l’uso fotovoltaico integrato negli edifici: in primo luogo, devono comportarsi otticamente come un elemento colorato tradizionale e, in secondo luogo, devono comunque essere in grado di generare quanta più energia possibile. Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno cercato ispirazione nella natura e l’hanno trovata nelle farfalle morpho. “Le strutture fotoniche 3D sulle ali di una farfalla morpho consentono un’impressione colorata intensa e angolarmente stabile grazie a un effetto di interferenza fondamentalmente a bassa perdita”, spiega Kroyer.
Seguendo questo modello biologico, gli esperti del Fraunhofer ISE sono riusciti a utilizzare un processo sotto vuoto per applicare una struttura superficiale simile al retro del vetro che ricopre i loro pannelli solari. A seconda della struttura fine, questo metodo può essere utilizzato per produrre rivestimenti in vetro di vari colori.
Il sistema di rivestimento per pannelli solari colorati ha ormai superato il modello biologico in termini di proprietà. “Misurazioni indipendenti confermano che i pannelli solari colorati con rivestimenti MorphoColor® possono raggiungere circa il 95% della potenza di un pannello non rivestito comparabile”, spiega Wessels. Ciò rende la tecnologia MorphoColor® di gran lunga superiore a tutte le altre tecnologie comparabili disponibili sul mercato.
Tecnologia MorphoColor®: una soluzione plug-in versatile con potenziale per il futuro
La soluzione plug-in può essere utilizzata con tutte le tecnologie solari standard disponibili in commercio e anche con quelle prevedibili in futuro, inoltre può essere prodotta industrialmente a basso costo. Le tecnologie di celle e pannelli con un aspetto uniforme sono particolarmente adatte. Tra queste rientrano le celle solari con contatto posteriore e la tecnologia con matrice a scandole, anch’essa sviluppata presso il Fraunhofer ISE, un metodo di assemblaggio che ricorda un muro di mattoni. “Nella tecnologia con matrice a scandole, l’incollaggio adesivo conduttivo delle celle solari elimina la necessità di connettori metallici riflettenti tra le celle, il che porta a un aspetto omogeneo. Ciò significa che la tecnologia delle celle solari rimane completamente invisibile dietro lo strato colorato. E questo a sua volta consente un’integrazione visiva completa ed esteticamente gradevole in facciate o tetti”, spiega Höhn.
Il marchio MorphoColor® è già registrato nell’UE, in Svizzera, in Cina, negli Stati Uniti, in Giappone e in Corea del Sud. Nel 2023 è stata concessa una licenza alla Megasol Energie AG con sede in Svizzera, un produttore leader europeo di pannelli solari e sistemi di installazione su tetti e facciate che sta attualmente affermando la tecnologia MorphoColor® sul mercato.
L’integrazione dei pannelli solari nei veicoli è un altro promettente campo di sviluppo. Fraunhofer ISE ha presentato tetti e cofani per auto in vetro con pannelli solari MorphoColor® integrati alla fiera automobilistica IAA. Tutte le principali case automobilistiche tedesche hanno mostrato grande interesse per la nuova tecnologia.
