Celle fotovoltaiche ultra sottili: come sono fatte?

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13/12/2022

Un gruppo di ingegneri del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato moduli fotovoltaici organici in tessuto ultraleggero che possono trasformare in maniera facile e veloce qualsiasi superficie in una fonte di energia. Andiamo a scoprire l’ultima novità in ambito fotovoltaico.

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Le nuove celle solari ultrasottili pesano poco più di 13 grammi per metro quadrato, sono durevoli, estremamente leggere, flessibili e spesse meno di un capello umano.

Celle fotovoltaiche ultra sottili: le caratteristiche

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Le nuove celle fotovoltaiche sono facili da produrre e da installare su qualsiasi superficie. Sulla carta le nuove celle fotovoltaiche sottili del Massachusetts Institute of Technology (MIT), negli Stati Uniti, hanno tutte le caratteristiche per rivoluzionare il settore. E sebbene la ricerca sia ancora in corso e mostri alcuni punti critici da risolvere, al momento i risultati sono più che soddisfacenti. Gli ingegneri del MIT, guidati da Vladimir Bulović, hanno creato infatti dei moduli solari organici stampati con appena un centesimo del peso dei pannelli convenzionali, ma in grado di sviluppare una potenza per chilogrammo fino a 18 volte maggiore.

In realtà non è la prima volta che al MIT si lavora sull’obiettivo leggerezza in campo fotovoltaico. Nel 2016 Bulović e colleghi avevano creato delle celle solari a film sottile che potevano essere posizionate su una bolla di sapone senza farla scoppiare. Per realizzarle erano necessari processi complessi e costosi, difficilmente impiegabili in una produzione commerciale. Sei anni dopo il team del MIT fa di nuovo centro ma con processi decisamente più semplici. Le celle fotovoltaiche sottili sviluppate quest’anno sono interamente stampabili utilizzando inchiostri organici semiconduttori e tecniche di fabbricazione scalabili.

Gli scienziati hanno impiegato il cosiddetto Slot Die Coating. Si tratta di una tecnica di rivestimento per l’applicazione di film sottili che letteralmente spalma sottilissimi strati del materiale semiconduttore su un substrato in plastica removibile in secondo momento. Quindi hanno serigrafato l’elettrodo direttamente sopra il rivestimento. Il risultato è un modulo fotovoltaico di appena 15 micron che può essere facilmente staccato dal substrato.

Il futuro del fotovoltaico

Futuro
Ma pannelli solari così sottili e autoportanti sono difficili da maneggiare e possono facilmente strapparsi. Per regalare robustezza, il team del MIT ha cercato un materiale altrettanto leggero e flessibile ma dotato di alta resistenza a cui far aderire le celle fotovoltaiche. La scelta è ricaduta su uno speciale tessuto composito, noto il con il nome di Dyneema. Le fibre sintetiche di cui è composto sono così resistenti da essere utilizzate come cavi da trazione e pesa solo 13 grammi per metro quadrato.

Gli scienziati hanno usato pochi micron di colla indurente alla luce per far aderire i moduli fotovoltaici ultrasottili al tessuto e creare così una struttura leggera ma robusta. I primi test hanno mostrato che le nuove celle possono generare una potenza di 730 watt per chilogrammo quando “libere” e di circa 370 watt/kg quando incollate, inoltre i nuovi pannelli a film sottile possono essere arrotolati oltre 500 volte senza perdere di efficienza.

Gli scienziati del MIT spiegano:

“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. Per questo motivo il team sta attualmente sviluppando soluzioni di imballaggio ultrasottili che aumenterebbero solo in minima parte il peso degli attuali dispositivi”.