A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

Traduttore: Sara Verzilli Revisore: Elena Montrasio

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

Forse avrete notato che indosso due scarpe diverse.

It probably looks funny --

Vi sembrerà buffo.

it definitely feels funny --

È buffo!

but I wanted to make a point.

Ma volevo esprimere un concetto.

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

Diciamo che la mia scarpa sinistra corrisponde a un impatto sostenibile,

meaning we humans consume less natural resources

nel senso che noi esseri umani consumiamo meno risorse naturali

than our planet can regenerate,

di quanto il nostro pianeta possa rigenerare,

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

ed emettiamo meno diossido di carbonio di quanto foreste e oceani riassorbano.

That's a stable and healthy condition.

Questa è una condizione stabile e sana.

Today's situation is more like my other shoe.

La situazione di oggi è più simile all'altra mia scarpa.

It's way oversized.

È troppo grande.

At the second of August in 2017,

Il 2 agosto 2017,

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

avevamo già consumato tutte le risorse che il pianeta può rigenerare quest'anno.

This is like spending all your money until the 18th of a month

È come se spendeste tutti i vostri soldi prima del 18 del mese

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

e poi aveste bisogno di un prestito dalla banca per i giorni rimasti.

For sure, you can do this for some months in a row,

Certo, potete farlo per qualche mese di fila,

but if you don't change your behavior,

ma se non cambiate comportamento,

sooner or later, you will run into big problems.

prima o poi avrete grossi problemi.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

Conosciamo tutti gli effetti devastanti di questo eccessivo sfruttamento:

global warming,

riscaldamento globale,

rising of the sea levels,

innalzamento dei livelli del mare,

melting of the glaciers and polar ice,

scioglimento dei ghiacciai e dei poli,

increasingly extreme climate patterns and more.

schemi climatici sempre più estremi e altro ancora.

The enormity of this problem really frustrates me.

L'enormità di questo problema è molto frustrante per me.

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

Ciò che mi infastidisce ancora di più è che esistono delle soluzioni,

but we keep doing things like we always did.

ma continuiamo a comportarci come abbiamo sempre fatto.

Today I want to share with you

Oggi voglio condividere con voi

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

una tecnologia solare che può contribuire a un futuro sostenibile degli edifici.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

Gli edifici consumano circa il 40% della nostra domanda di energia totale,

so tackling this consumption

ma contrastare tale consumo

would significantly reduce our climate emissions.

ridurrebbe notevolmente le nostre emissioni dannose.

A building designed along sustainable principles

Un edificio progettato con principi sostenibili

can produce all the power it needs by itself.

può produrre da solo l'energia di cui ha bisogno.

To achieve this,

A tal fine,

you first have to reduce the consumption as much as possible,

bisogna prima ridurre il consumo il più possibile,

by using well-insulated walls or windows, for instance.

ad esempio utilizzando pareti o finestre ben isolate.

These technologies are commercially available.

Queste tecnologie sono già in commercio.

Then you need energy for warm water and heating.

Poi serve l'energia per acqua calda e riscaldamento.

You can get this in a renewable way from the sun

La si può ottenere in modo rinnovabile dal sole

through solar-thermal installations

con installazioni solari termiche

or from the ground and air, with heat pumps.

o dalla terra e dall'aria, con pompe di calore.

All of these technologies are available.

Tutte queste tecnologie sono disponibili.

Then you are left with the need for electricity.

Quindi rimane solo il bisogno di elettricità.

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

In linea di principio, ci sono diversi modi per produrre elettricità rinnovabile,

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

ma quanti edifici conoscete con un mulino a vento sul tetto

or a water power plant in the garden?

o una centrale idroelettrica in giardino?

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

Probabilmente non così tanti, perché di solito non ha senso.

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

Ma il sole fornisce abbondante energia a tetti e facciate.

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

Il potenziale per raccoglierla dalle superfici degli edifici è enorme.

Let's take Europe as an example.

Prendiamo l'Europa come esempio.

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

Se si utilizzassero tutte le aree con un buon orientamento al sole

and they're not overly shaded,

e non eccessivamente ombreggiate,

the power generated by photovoltaics

l'energia generata dal fotovoltaico

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

corrisponderebbe a circa il 30% del nostro fabbisogno totale.

But today's photovoltaics have some issues.

Ma i pannelli fotovoltaici di oggi hanno dei problemi.

They do offer a good cost-performance ratio,

Offrono un buon rapporto qualità/prezzo,

but they aren't really flexible in terms of their design,

ma non sono molto flessibili in termini di design,

and this makes aesthetics a challenge.

e questo rende l'estetica una sfida.

People often imagine pictures like this

La gente immagina case come questa

when thinking about solar cells on buildings.

quando pensa alle celle solari sugli edifici.

This may work for solar farms,

Questo funziona per le fattorie solari,

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

ma quando si pensa agli edifici, alle strade, all'architettura,

aesthetics does matter.

l'estetica conta.

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

Questo è il motivo per cui oggi non vediamo molte celle solari sugli edifici.

They just don't match.

Non si intonano.

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

Il nostro team sta lavorando a un'innovativa tecnologia a celle solari,

which is called organic photovoltaics or OPV.

chiamata fotovoltaico organico, o OPV.

The term organic describes

Il termine organico indica

that the material used for light absorption and charge transport

che i materiali usati per l'assorbimento della luce e il trasporto della carica

are mainly based on the element carbon,

si basano principalmente sul carbonio,

and not on metals.

e non sui metalli.

We utilize the mixture of a polymer

Utilizziamo la miscela di un polimero

which is set up by different repeating units,

che è composto da diverse unità ripetitive,

like the pearls in a pearl chain,

come le perle in una collana,

and a small molecule which has the shape of a football

e una piccola molecola che ha la forma di un pallone da calcio

and is called fullerene.

e si chiama fullerene.

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

Questi due composti vengono miscelati e disciolti per diventare un inchiostro.

And like ink,

E come l'inchiostro,

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

possono essere stampati con tecniche semplici come lo slot-die coating

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

in un processo continuo roll-to-roll su substrati flessibili.

The resulting thin layer is the active layer,

Il sottile strato risultante è lo strato attivo

absorbing the energy of the sun.

che assorbe l'energia del sole.

This active layer is extremely effective.

Questo strato attivo è estremamente efficace.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

È sufficiente uno spessore di soli 0,2 micrometri

to absorb the energy of the sun.

per assorbire l'energia del sole.

This is 100 times thinner than a human hair.

Ciò è 100 volte più sottile di un capello umano.

To give you another example,

Per farvi un altro esempio,

take one kilogram of the basic polymer

prendete 1 kg del polimero di base

and use it to formulate the active ink.

e usatelo per preparare l'inchiostro attivo.

With this amount of ink,

Con questa quantità

you can print a solar cell the size of a complete football field.

potreste stampare una cella solare delle dimensioni di un campo da calcio.

So OPV is extremely material efficient,

Quindi l'OPV fa un uso estremamente efficiente dei materiali,

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

che penso sia cruciale quando si parla di sostenibilità.

After the printing process,

Dopo il procedimento di stampa,

you can have a solar module which could look like this ...

potrete avere un modulo solare con questo aspetto.

It looks a bit like a plastic foil

Sembra un po' un foglio di plastica

and actually has many of its features.

e ha molte sue caratteristiche.

It's lightweight ...

È leggero,

it's bendable ...

è flessibile,

and it's semi-transparent.

ed è semi-trasparente.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

Ma può catturare l'energia del sole all'aperto

and also of this indoor light,

e anche di questa luce interna,

as you can see with this small, illuminated LED.

come potete vedere da questo piccolo LED illuminato.

You can use it in its plastic form

Si può usare nella sua forma plastica

and take advantage of its low weight and its bendability.

approfittando del suo peso ridotto e della sua flessibilità.

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

Il primo è importante quando si pensa agli edifici nelle regioni più calde.

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

Lì i tetti non sono progettati per sopportare carichi pesanti.

They aren't designed for snow in winter, for instance,

Non sono progettati per la neve in inverno, ad esempio,

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

così non si possono usare celle in silicio troppo pesanti per catturare la luce,

but these lightweight solar foils are very well suited.

mentre questi fogli solari leggeri sono perfetti.

The bendability is important

La flessibilità è importante

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

se si vuole combinare la cella solare con l'architettura a membrana.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

Immaginate le vele dell'Opera di Sydney come centrali elettriche.

Alternatively, you can combine the solar foils

Oppure, si possono combinare le pellicole solari

with conventional construction materials like glass.

con materiali edili convenzionali come il vetro.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

Molte facciate in vetro contengono già una lamina

to create laminated safety glass.

per creare un vetro di sicurezza.

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

Non sarebbe un problema aggiungerne una seconda durante la produzione,

but then the facade element contains the solar cell

così che l'elemento di facciata contenga la cella solare

and can produce electricity.

e possa produrre elettricità.

Besides looking nice,

Oltre ad essere belle,

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

queste celle solari integrate hanno due ulteriori vantaggi.

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

Ricordate la cella solare attaccata al tetto che ho mostrato prima?

In this case, we install the roof first,

In quel caso, prima installiamo il tetto,

and as a second layer, the solar cell.

e come secondo strato, la cella solare.

This is adding on the installation costs.

È un'aggiunta ai costi di installazione.

In the case of integrated solar cells,

Nel caso delle celle solari integrate,

at the site of construction, only one element is installed,

al momento della costruzione viene installato un solo elemento,

being at the same time the envelope of the building

che, al contempo, funge da rivestimento dell'edificio

and the solar cell.

e da cella solare.

Besides saving on the installation costs,

Oltre a risparmiare sull'installazione,

this also saves resources,

si risparmiano anche risorse,

because the two functions are combined into one element.

perché le due funzioni sono combinate in un unico elemento.

Earlier, I've talked about optics.

Prima ho parlato di ottiche.

I really like this solar panel --

Mi piace molto questo pannello solare,

maybe you have different taste or different design needs ...

ma forse voi avete gusti o necessità di design diversi.

No problem.

Non c'è problema.

With the printing process,

In corso di stampa,

the solar cell can change its shape and design very easily.

la cella solare può cambiare forma e design molto facilmente.

This will give the flexibility to architects,

Questo darà flessibilità agli architetti,

to planners and building owners,

ai planner e ai proprietari di edifici,

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

per integrare come desiderano tale tecnologia per produrre elettricità.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

Voglio sottolineare che non sta accadendo solo nei laboratori.

It will take several more years to get to mass adoption,

Ci vorranno diversi anni per arrivare a un uso di massa,

but we are at the edge of commercialization,

ma siamo quasi al punto della commercializzazione,

meaning there are several companies out there with production lines.

nel senso che ci sono aziende con linee di produzione già attive.

They are scaling up their capacities,

Stanno perfezionando le loro capacità,

and so are we, with the inks.

e anche noi, con gli inchiostri.

(Shoe drops)

(La scarpa cade)

This smaller footprint is much more comfortable.

Questo impatto ridotto è molto più comodo.

(Laughter)

(Risate)

It is the right size, the right scale.

È la misura giusta, la giusta dimensione.

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

Dobbiamo tornare alla giusta dimensione per quanto riguarda il consumo di energia.

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

E avere edifici neutrali rispetto al carbonio è molto importante.

In Europe,

In Europa

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

abbiamo l'obiettivo di decarbonizzare gli edifici entro il 2050.

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

Spero che il fotovoltaico organico giochi un ruolo fondamentale.

Here are a couple of examples.

Perciò ecco un paio di esempi.

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

Questa è la prima installazione commerciale di celle organiche stampate.

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

"Commerciale" significa che le celle sono state stampate su impianti industriali.

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

I cosiddetti "alberi solari" facevano parte del padiglione tedesco

at the World Expo in Milan in 2015.

all'Expo di Milano del 2015.

They provided shading during the day

Fornivano ombra durante il giorno

and electricity for the lighting in the evening.

ed elettricità per l'illuminazione serale.

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

Vi chiederete perché sia stata scelta questa forma esagonale per le celle.

Easy answer:

È molto semplice:

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

gli architetti volevano uno specifico schema di ombre sul pavimento

and asked for it,

e ce lo hanno chiesto,

and then it was printed as requested.

così le abbiamo stampate come volevano.

Being far from a real product,

Lontana da un prodotto reale,

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

questa installazione a forma di albero ha colpito gli architetti in visita

much more than we expected.

molto più del previsto.

This other application is closer to the projects

Quest'altra applicazione è più vicina ai progetti

and applications we are targeting.

e agli impieghi cui miriamo.

In an office building in São Paulo, Brazil,

In un edificio per uffici a San Paolo, in Brasile,

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

dei pannelli OPV semitrasparenti sono integrati nella facciata in vetro,

serving different needs.

e soddisfano diverse esigenze.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

Innanzitutto forniscono ombra per le sale riunioni all'interno.

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

In secondo luogo, il logo dell'azienda è esposto in modo innovativo.

And of course, electricity is produced,

E, ovviamente, viene prodotta elettricità

reducing the energy footprint of the building.

riducendo l'impatto energetico dell'edificio.

This is pointing towards a future

Questo significa puntare a un futuro

where buildings are no longer energy consumers,

in cui gli edifici non sono più consumatori di energia,

but energy providers.

ma fornitori di energia.

I want to see solar cells seamlessly integrated

Vorrei vedere celle solari perfettamente integrate

into our building shells

nelle facciate dei palazzi

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

che siano efficienti e belle esteticamente.

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

Per i tetti, le celle in silicio resteranno una buona soluzione.

But to exploit the potential of all facades and other areas,

Ma per sfruttare il potenziale di tutte le facciate e di altre aree,

such as semitransparent areas,

come aree semitrasparenti,

curved surfaces and shadings,

superfici curve e tensostrutture,

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

credo che il fotovoltaico organico possa offrire un contributo significativo,

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

e possono essere fatti in qualsiasi forma vogliano architetti e planner.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)