Un fotovoltaico a film sottile con spessore pari a pochi micron, meno di un capello umano, potrebbe aprire definitivamente le porte ad applicazioni su larga scala per apparecchiature hi-tech, dispositivi indossabili e diagnostica sulla pelle/nei tessuti, oltre a molto altro.
Considerando che possono essere prodotti in diversi formati, da pochi micron a diversi mq, non ci sono limiti alle loro applicazioni.
Non stupisce, quindi, che la ricerca si sia concentrata in questa direzione, tentando di ottenere celle solari ultrasottili ma dall’alta efficienza, ed ora sembra che alcuni scienziati dell’MIT siano riusciti nell’impresa.
Il team è partito dai risultati raggiunti negli scorsi anni – culminati nel 2016 con la creazione di celle solari ultrasottili talmente leggere da potersi appoggiare sopra una bolla di sapone, senza romperla – e ha cercato di risolvere i problemi che ne avevano arrestato lo sviluppo.
Sei anni fa i processi produttivi a disposizione necessitavano di camere a vuoto e costosi metodi di deposizione di vapore; oggi, grazie alla stampa 3D, gli scienziati sono riusciti a semplificare ed economizzare il processo.
Si parte utilizzando nanomateriali sotto forma di inchiostri semiconduttori stampabili, depositandoli su un substrato di plastica con spessore pari a 3 micron, insieme a un elettrodo stampabile, per formare un modulo solare.
Il modulo può essere staccato e incollato su un substrato di tessuto che offra la resistenza meccanica necessaria per evitare strappi, aggiungendo ad esso un peso minimo.
Il prodotto finito è una cella solare flessibile e ultraleggera con un centesimo del peso dei pannelli solari convenzionali, ma in grado di generare 18 volte più energia per chilogrammo.
Durante i test, il team ha inoltre scoperto che la cella solare potrebbe generare 370 watt per chilogrammo, se applicata a un tessuto, ma fino a 730 watt senza alcun supporto tessile.
“Una tipica installazione solare sul tetto in Massachusetts è di circa 8.000 watt”, ha affermato il co-autore principale Mayuran Saravanapavanantham. “Per generare la stessa quantità di energia, il nostro fotovoltaico in tessuto aggiungerebbe solo circa 20 chilogrammi al tetto di una casa“.
I test del team hanno dimostrato che il pannello solare in tessuto può essere arrotolato e srotolato più di 500 volte mantenendo il 90% delle sue capacità di generazione di energia, ma occorre proteggere il materiale delle intemperie.
A tale proposito la squadra sta perfezionando una protezione ultrasottile per riparare la cella solare dagli agenti atmosferici.
“Racchiudere queste celle solari in vetro pesante, come è standard con le tradizionali celle solari al silicio, ridurrebbe al minimo il valore dell’attuale progresso, quindi il team sta attualmente sviluppando soluzioni di imballaggio ultrasottili che aumenterebbero solo in minima parte il peso degli attuali dispositivi ultraleggeri.” ha affermato Jeremiah Mwaura, ricercatore del MIT Research Laboratory of Electronics.