Grazie alla cipolla rossa le celle degli impianti fotovoltaici durano più a lungo

Le soluzioni più innovative provengono dalla natura. D'altronde milioni di anni di evoluzione hanno il loro peso. Ed è così anche per i pannelli fotovoltaici, che catturano l'energia solare trasformandola in elettricità. Dall’Università di Turku, in Finlandia, infatti, sono state sviluppate celle solari che come pellicola protettiva dagli ultravioletti usano bucce di cipolla rossa. In realtà il film che protegge i pannelli dalla degradazione UV è fatto in nanocellulosa e tinto con l'estratto del nobilissimo ortaggio, tanto usato in cucina. Un mix in grado di assicurare il 99% di protezione alle radiazioni del sole. Nello specifico, la radiazione ultravioletta degrada rapidamente i componenti organici, limitando la durata di vita dei dispositivi. Questo problema è particolarmente critico per le celle sensibilizzate da colorante (DSSC); nonostante siano una tecnologia fotovoltaica di terza generazione, promettente per l'efficienza in condizioni di luce diffusa e la facilità di produzione, queste celle sono estremamente inclini al degrado UV. Senza una protezione adeguata, si stima che la loro funzionalità possa esaurirsi addirittura in pochi giorni di esposizione diretta ai raggi solari. Una degradazione visibile anche a occhio nudo, con l'ingiallimento dei materiali, provocato dai fotoni ultravioletti che possono compromettere le prestazioni della cella.

Lo studio finlandese ha affrontato questo gap di prestazioni e durabilità, creando filtri UV basati sulla nanocellulosa, un polimero naturale abbondante e sostenibile; derivata dalla cellulosa del legno, è stata scelta come base per la sua trasparenza ottica e resistenza meccanica. I ricercatori hanno poi testato diversi agenti di schermatura UV di origine naturale per tingere questi film. Dopo aver confrontato vari composti, tra cui nanoparticelle di lignina e ioni di ferro, il vincitore indiscusso è stato il filtro arricchito con un estratto acquoso ottenuto dalle bucce di Allium cepa, comunemente chiamata cipolla rossa. Questo scarto agricolo, normalmente destinato al rifiuto, è estremamente ricco di antocianine, pigmenti naturali con proprietà eccellenti di schermatura. Il filtro ottenuto ha dimostrato di essere una vera e propria barriera: è riuscito a bloccare il 99,9% delle radiazioni UV sotto i 400 nm, la banda più dannosa, mantenendo al contempo una trasmissione luminosa superiore all’80% nella regione dello spettro cruciale per la conversione energetica.

L'innovazione non risiede solo nella composizione, ma nella sua durata. Per valutare le prestazioni a lungo termine – un aspetto spesso trascurato nella ricerca sui materiali bio-based – le celle protette con il filtro alla cipolla sono state sottoposte a un test di invecchiamento accelerato di 1.000 ore sotto luce artificiale intensa. I risultati hanno ribaltato gli standard industriali. L'analisi del degrado ha permesso ai ricercatori di stimare la vita utile del filtro a base di cipolla rossa in circa 8.500 ore di utilizzo. Al contrario, gli altri film bio-based testati – uno trattato con ioni di ferro e un altro con nanoparticelle di lignina – hanno subito un degrado più rapido, con perdita di trasparenza e struttura. Questo dato è sbalorditivo se confrontato con la previsione di vita del filtro UV commerciale derivato dal petrolio, basato sulla plastica PET, stimata in 1.500 ore nelle stesse identiche condizioni di stress. Questo studio non solo dimostra che è possibile creare filtri UV sostenibili con prestazioni eccellenti, ma stabilisce anche un nuovo parametro di riferimento: i materiali ricavati da biomassa di scarto non sono solo un'alternativa green, ma una soluzione tecnologicamente superiore in termini di longevità e affidabilità. La cipolla rossa potrebbe quindi essere la chiave per rendere il fotovoltaico di nuova generazione non solo sostenibile, ma anche robusto e duraturo.