Il TPO si conferma la nuova frontiera degli incapsulanti solari: più stabile, riciclabile e resistente ai raggi UV rispetto ai materiali tradizionali. I risultati raggiunti da ENEA aprono la strada a una nuova generazione di moduli solari più performanti e sostenibili per migliorarne l’efficienza e aumentarne la durata oltre i 25 anni
L’ENEA, attraverso il Laboratorio Dispositivi Innovativi del Centro Ricerche di Portici (Napoli), ha condotto uno studio pionieristico sui nuovi film incapsulanti per celle fotovoltaiche a base di poliolefine, progettati per aumentare affidabilità, efficienza e durabilità dei pannelli solari. I risultati, pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Polymer Degradation and Stability[1], aprono la strada a una nuova generazione di moduli solari più performanti e sostenibili.
Questi materiali plastici si distinguono per la straordinaria trasparenza ai raggi UV, una caratteristica che consente di sfruttare una porzione più ampia dello spettro solare, migliorando così la resa energetica complessiva dei pannelli. Nei test comparativi, mini-dispositivi fotovoltaici rivestiti con diversi tipi di film – EVA, POE e TPO – sono stati sottoposti a invecchiamento accelerato[2] fino a una dose di 1.800 kWh/m² per simulare anni di esposizione solare e valutarne durabilità e prestazioni elettriche.
“I risultati mostrano differenze significative nella perdita di corrente di cortocircuito”, spiega Valeria Fiandra, ricercatrice ENEA e coautrice dello studio. “Il dispositivo con EVA, il materiale più comunemente usato oggi, ha mostrato una perdita dell’1,4%, segno di una degradazione più marcata rispetto a quello con POE, che ha registrato un calo dell’1,1%. Il risultato più promettente è stato ottenuto dal TPO, che ha evidenziato un degrado minimo, appena 0,2%: una differenza notevole che conferma la sua resistenza all’esposizione UV”.
TPO: più stabile, più verde e riciclabile
Il TPO (poliolefina termoplastica) è un materiale innovativo capace di mantenere la propria struttura chimica anche dopo molteplici cicli di riscaldamento e raffreddamento. A differenza dell’EVA, non subisce reticolazione e può quindi essere riciclato, un vantaggio significativo in termini di sostenibilità ambientale. Inoltre, il TPO mostra una stabilità chimica e termica superiore, con variazioni minime nella trasparenza e nella cristallinità anche dopo lunghe esposizioni ai raggi UV.
L’EVA (etilene vinil acetato), pur essendo oggi l’incapsulante più diffuso per i moduli solari grazie alla sua trasparenza e adesione al vetro, presenta un punto debole: la presenza del gruppo acetato nella sua struttura molecolare porta alla formazione di acido acetico durante l’invecchiamento, con conseguente corrosione dei componenti metallici e perdita progressiva di efficienza.
La POE (poliolefina elastomerica), invece, composta prevalentemente da carbonio e idrogeno, offre buona stabilità termica e resistenza al degrado, ma si è dimostrata meno stabile del TPO nei test accelerati condotti da ENEA.
Una nuova filosofia dell’incapsulamento solare
Tradizionalmente, gli incapsulanti vengono progettati per filtrare i raggi UV, aggiungendo agenti assorbenti e antiossidanti che rallentano l’invecchiamento. Tuttavia, questo approccio riduce anche la quantità di luce UV utile che raggiunge le celle, penalizzando in parte la potenza generata.
Le nuove formulazioni studiate da ENEA, invece, puntano su alta trasparenza ai raggi UV e maggiore resistenza chimica, un equilibrio difficile da ottenere ma cruciale per migliorare efficienza e durata oltre i 25 anni dei moduli solari.
“Questo lavoro contribuisce a fornire alle aziende del settore informazioni utili per la selezione di materiali di incapsulamento per la progettazione di moduli fotovoltaici durevoli e affidabili, evidenziando vantaggi e svantaggi dell’utilizzo dei nuovi materiali plastici altamente trasparenti ai raggi UV, rispetto alle prestazioni dell’EVA. Inoltre, si propone di fornire ai produttori di materiali per l’incapsulamento delle celle fotovoltaiche informazioni sul comportamento simulato in campo dei loro prodotti, al fine di intervenire in modo mirato sulla formulazione specifica del materiale plastico per migliorarne le prestazioni ottiche e la stabilità chimica” sottolinea Valeria Fiandra, ricercatrice del Laboratorio Dispositivi Innovativi del Dipartimento ENEA Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili e coautrice dello studio.
Prospettive future: moduli intelligenti e fluorescenti
La ricerca ENEA non si ferma qui. I ricercatori stanno sviluppando nuovi coating superficiali basati su film di poliolefine contenenti materiali fluorescenti, capaci di assorbire la luce incidente e riemetterla a una lunghezza d’onda più adatta all’assorbimento da parte delle celle fotovoltaiche. L’obbiettivo è aumentare ulteriormente l’efficienza di conversione della luce e rendere i moduli di domani più intelligenti, performanti e sostenibili.
[ Federica Pacetti ]
Note
[1] “New high UV transparency PV encapsulants: Properties and degradation after accelerated UV aging tests” – autori: Valeria Fiandra, Lucio Sannino, Concetta Andreozzi, Giovanni Flaminio, Antonio Romano e Gabriella Rametta.
[2] Fino a 6.000 ore di irraggiamento e una dose UV pari a 1.800 kWh/m²
