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La perovskite verso l’industrializzazione

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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 11th 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

readING n.4/settembre 2019 – “È firmata Tor Vergata l’app per coltivare l’orto con lo smartphone”

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Tratta dal quarto numero della newsletter readING del Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa “Mario Lucertini”, questa storia narrata da Federica Lorini è un esempio straordinario di come i ragazzi – tra cui nostri giovani ingegneri laureati in Ingegneria Gestionale – sappiano unire passioni e saperi, superando gli schemi con l’immaginazione e  la conoscenza.

 

Nato dall’idea di sei ex studenti dell’Università di Roma Tor Vergata (ingegneri gestionali ed economisti) il progetto ORTO 2.0. è un servizio che permette a chiunque di possedere e gestire un orto personale, coltivato da esperti, semplicemente usando un’applicazione e il sito web. La struttura digitale del progetto consente una facile accessibilità alla piattaforma, dando la possibilità al cliente di interagire in tempo reale con il proprio orto, scegliendo i prodotti e in seguito gestendo la coltivazione, l’irrigazione, la raccolta e la consegna. Gli utenti possono monitorare l’orto costantemente sulla propria area personale attraverso la telecamera in diretta live e ricevere notifiche in tempo reale sullo stato dei prodotti. I prodotti in avanzo, inoltre, possono essere inseriti all’interno di una community di scambio, dove barattare le eccedenze in cambio di prodotti mancanti in modo da ridurre gli sprechi alimentari e creando così una vera e propria comunità sostenibile e responsabile. Per avere una maggior consapevolezza delle caratteristiche di ogni prodotto sulla piattaforma il cliente può anche consultare una serie di rubriche che lo aiutino a conoscere le caratteristiche, i benefici e il miglior utilizzo in cucina dei prodotti di stagione. Sul campo coltivato, oltre al team di Orto 2.0, sono presenti anche alcuni biologi specializzati del dipartimento di Biologia. La startup, infatti, punta non solo a rigenerare spazi periurbani inutilizzati, valorizzando la biodiversità, ma anche a fare ricerca riportando in auge semi di varietà antiche o estinte. Il percorso della startup è iniziato grazie all’Università di Roma “Tor Vergata” e l’associazione “Next” ed è proseguito con la partecipazione alla prima edizione di Coopup Roma, un’iniziativa volta a sostenere la nascita di startup e nuove cooperative, in occasione della quale Orto 2.0 è stata premiata e con la partecipazione all’ultima edizione della “Rome Maker Faire”. Uno dei veri punti di forza dell’iniziativa è quella di voler sensibilizzare i più giovani al tema dell’ambiente e della nutrizione, tanto che il team di sviluppo di Orto 2.0 ha avviato delle partnership con alcuni istituti agrari situati nella zona laziale dei Castelli Romani e con l’orto botanico dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata che ospita fisicamente il progetto e lo supporta con le proprie competenze. Per inscriversi, basta scaricare l’app sul telefono -disponibile sia su iOS che Android -e scegliere le proprie personali colture sui 50 metri quadrati assegnati, divisiin otto file, per un totale di circa trentasei piante. Si possono scegliere fino a sedici prodotti stagionali differenti per ogni coltivazione. Una volta pronto il raccolto, i clienti possono scegliere se andare a prenderlo “sul campo” oppure se riceverlodirettamente a casa propria.L’abbonamento, che può essere mensile, trimestrale, semestrale o annuale, varia dai 145 euro ai 1.300 euro e permette varie modalità di pagamento. Sul sito www.ortoduepuntozero.com è possibile trovare tutte le informazioni per iniziare a coltivare il proprio orto.

Pubblicato su “Nature Materials” uno studio del CHOSE su aumento efficienza celle solari con composti di carburo di titanio

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Rappresentazione illustrativa dello strato fotoattivo di perovskite modificato con gli MXeni

Gli scienziati del centro CHOSE dell’Università di Roma Tor Vergata insieme ai partner di NUST MISIS (Russia) e CNR (Italia) hanno scoperto che una quantità microscopica di carburo di titanio bidimensionale, chiamata Mxene, migliora significativamente la raccolta di cariche elettriche in una cella solare a perovskite, aumentandone l’efficienza finale oltre il 20%. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Materials.

La cella solare a film sottile di perovskite è una nuova promettente tecnologia fotovoltaica, che viene attivamente sviluppata in tutto il mondo come alternativa a quelle già commercializzate. Tra i tanti vantaggi, i semplici processi di produzione a basso costo: le celle solari a perovskite possono infatti essere realizzate con speciali stampanti a getto d’inchiostro, senza l’uso di processi ad alta temperatura o di alto vuoto, comunemente usati per le tradizionali celle al silicio. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di fabbricazione su substrati di plastica flessibili, come il polietilentereftalato comune (PET). Questo permette l’integrazione del fotovoltaico a perovskite negli edifici su pareti e / o in diverse altre posizioni, come facciate e finestre curve.

Lo sforzo congiunto della comunità scientifica internazionale si focalizza nel trovare la migliore strategia per aumentare sia l’efficienza che la stabilità di questa nuova tecnologia fotovoltaica. La maggior parte delle soluzioni proposte finora riguardano l’ottimizzazione della composizione chimica della perovskite, la stabilizzazione delle interfacce dei dispositivi e l’integrazione di nuovi nanomateriali.

Un team internazionale di scienziati, guidati dal prof. Aldo Di Carlo, provenienti dal Center for Hybrid and Organic Solar Energy (CHOSE) dell’Università di Roma Tor Vergata, dal NUST MISIS, Russia e dal CNR, hanno proposto un approccio originale per progettare celle solari a perovskite altamente efficienti, basato sul drogaggio dello strato foto-attivo di perovskite con composti bidimensionali in carburo di titanio, chiamati MXeni.

“Abbiamo scoperto che gli MXenes, grazie alla loro struttura bidimensionale unica nel suo genere, possono essere utilizzati per ottimizzare le proprietà superficiali della perovskite, consentendo una nuova strategia di ottimizzazione per queste celle solari di III generazione”, commenta il professor Di Carlo.

La cella solare a film sottile di perovskite ha una struttura a sandwich, in cui le cariche si spostano da uno strato all’altro attraverso le interfacce e si raccolgono selettivamente agli elettrodi. In questo modo la luce solare viene convertita in corrente elettrica. In termini semplici, l’incorporazione degli MXeni all’interno della struttura, migliora il trasporto degli elettroni dal film assorbitore agli elettrodi, riducendo drasticamente le perdite eventualmente indotte da barriere energetiche interne.

“Per migliorare l’efficienza delle celle solari a perovskite, dobbiamo ottimizzare la struttura del dispositivo, in particolare le interfacce e le proprietà di trasporto di carica di ogni singolo strato.” – Antonio Agresti, uno degli autori, ricercatore presso Università di Roma Tor Vergata – “A questo scopo, insieme ai nostri colleghi moscoviti, abbiamo eseguito una serie di esperimenti incorporando una microscopica quantità di MXeni nella cella solare a perovskite. Di conseguenza, abbiamo ottenuto un aumento dell’efficienza dei dispositivi di oltre il 25% rispetto ai prototipi originali.”

Gli MXeni sono stati introdotti sequenzialmente nei diversi strati della cella solare di perovskite: nello strato foto-assorbente, in quello di trasporto di elettroni a base di biossido di titanio e all’interfaccia tra di essi. Dopo aver analizzato le prestazioni fotovoltaiche dei dispositivi, si è scoperto che la configurazione più efficiente è quella in cui gli MXeni sono introdotti in tutti gli strati, inclusa la loro interfaccia. I risultati sperimentali sono confermati da un’adeguata modellizzazione delle strutture ottenute.

L’unicità di questo lavoro consiste nel descrivere, per la prima volta, non solo una serie di esperimenti e i risultati ottenuti, ma anche nel fornire una chiara spiegazione dal punto di vista fisico-chimico dei meccanismi che si verificano nella cella solare a perovskite modificata con gli MXeni.

“La possibilità di utilizzare in modo semplice questi nuovi materiali bidimensionali, modificando le proprietà elettro-ottiche degli strati che formano un dispositivo elettronico in base a specifiche esigenze di progettazione,” – Sara Pescetelli, uno degli autori dell’Università di Roma Tor Vergata – “può ispirare architetture innovative per celle solari altamente efficienti o per altri dispositivi come LED e rilevatori basati sulla perovskite. ”

Attualmente, il team sta cercando di stabilizzare il dispositivo ottenuto e di aumentarne l’efficienza.

21/05 – DRONEZINE.IT “I droni vanno all’università. Il Master Pars di Tor Vergata”

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Ne avevamo dato notizia circa un anno fa, e ora sono iniziate le lezioni. E, poiché se ne parla un gran bene, abbiamo deciso di andare vederci chiaro per i nostri lettori e siamo andati all’Università di Tor Vergata.

Ci ritroviamo, con molta sorpresa, in un Campus vero, uno dei più grandi in Europa, che si estende a perdita d’occhio. Individuiamo le strutture della Macroarea di Ingegneria che ammicca, da una parte, ai severi edifici dell’Agenzia Spaziale Italiana e, dall’altra, introduce in rilassanti ed infiniti prati su cui il fine settimana volteggiano numerosi droni nel clemente cielo tirrenico…

LEGGI L’ARTICOLO COMPLETO SU DRONEZINE.IT

Visita anche il sito di MASTER PARS

 

 

 

Il Team “TorVergata” – Ingegneria+Economia – vince l’Amazon Innovation Award 2018

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Hanno vinto! La squadra formata da Michele Baldassarre, Claudia Costanzo, Miriam Di Mario e Giulia Di Prospero non soltanto ha vinto il contest locale romano dell’università di Roma “Tor Vergata”, ma è stata scelta come vincitrice dell’Amazon Innovation Award nazionale 2018, giocandosela alla pari con il Politecnico di Milano e il Politecnico di Torino. Sono stati infatti i tre atenei italiani gli unici coinvolti da Amazon per il suo Innovation Award, giunto quest’anno alla terza edizione, per totale di circa 400 studenti riuniti in squadre e pronti a presentare circa 80 progetti innovativi.
Quest’anno la sfida lanciata da Amazon agli studenti era relativa allo sviluppo di idee innovative nell’area dell’Operations Management e in particolare riguardo la gestione del magazzino e la logistica interna.
Il 12, 13 e 14 febbraio, rispettivamente al Politecnico di Torino, Politecnico di Milano e all’Università di Roma “Tor Vergata” si sono tenute le premiazione dei vincitori locali. E il 14 febbraio nel nostro Ateneo è anche stato annunciato il vincitore finale, a livello italiano, che è risultato appunto essere il primo classificato a Tor Vergata.
Il team vincitore è composto da Claudia Costanzo, Miriam di Mario, Giulia Di Prospero (tre studentesse di Ingegneria Gestionale) e Michele Baldassarre (studente di Economia). Il progetto da loro presentato è denominato “XIVA” e propone un perfezionamento della nota tecnologia “kiva” già in uso nei centri distributivi Amazon. L’innovazione consiste nell’estensione delle funzioni di questi robot magazzinieri per comprendere operazioni di carico e scarico, migliorandone l’interazione con le persone anche dal punto di vista della sicurezza. Gli studenti hanno presentato la loro idea sintetizzata nel formato “six-pager” richiesto da Amazon, completa però di una progettazione di massima, dimensionamento logistico, analisi cost-benefici, analisi di rischio e di impatto sui processi.
Il prof. Max Schiraldi ha svolto il ruolo di “tutor” supervisionando l’elaborazione di tutti i progetti degli studenti: “la sfida ricadeva esattamente all’interno del mio tema di lavoro, io insegno Operations Management  e sono stato il loro interfaccia con Amazon”.
La notizia della vittoria ripresa dalla stampa