Durevole, estremamente leggero, flessibile e meno spesso dei capelli umani. Ma, soprattutto, è facile da produrre e installare su qualsiasi superficie.
Sulla carta, le nuove celle fotovoltaiche sottili del Massachusetts Institute of Technology (MIT) negli Stati Uniti hanno tutte le caratteristiche che potrebbero rivoluzionare il settore. E mentre la ricerca è ancora in corso e mostra alcune criticità da affrontare, i risultati finora sono più che soddisfacenti. Infatti, gli ingegneri del MIT guidati da Vladimir Bulovich hanno creato moduli solari organici che pesano solo un centesimo del peso dei pannelli convenzionali, ma sono in grado di fornire fino a 18 volte la potenza per chilogrammo.
Celle fotovoltaiche sottili e leggere, realizzazioni del Massachusetts Institute of Technology
Non è infatti la prima volta che il MIT si adopera per raggiungere la leggerezza in campo fotovoltaico. Nel 2016, Bulovich e i suoi colleghi hanno creato celle solari a film sottile che potevano essere collocate in una bolla di sapone senza esplodere. Problema? La loro fabbricazione richiedeva processi complessi e costosi che erano difficili da utilizzare nella produzione commerciale. Sei anni dopo, il team del MIT colpisce di nuovo nel segno, ma con processi molto più semplici. Le sottili celle solari sviluppate quest’anno sono completamente stampabili utilizzando inchiostri a semiconduttore organico e tecnologie di produzione scalabili.
Gli scienziati hanno utilizzato un cosiddetto rivestimento die slot. Si tratta di una tecnica di rivestimento a film sottile in cui strati molto sottili di materiale semiconduttore vengono letteralmente depositati su un substrato di plastica che può poi essere rimosso. Hanno quindi stampato l’elettrodo direttamente sul rivestimento. Il risultato è un modulo fotovoltaico di appena 15 micron che può essere facilmente separato dal substrato.
Aggiunta di tessuto sintetico Dyneema
Ma questi sottili pannelli solari autoportanti sono ingombranti e possono rompersi facilmente. Per aggiungere forza, il team del MIT ha cercato un materiale che fosse leggero e flessibile come se stesso, ma con un’elevata resistenza, a cui poter attaccare celle fotovoltaiche. La scelta è ricaduta su uno speciale tessuto composito noto come Dyneema. Le fibre sintetiche di cui è composto sono così resistenti da poter essere utilizzate come cavi di trazione e il suo peso è di soli 13 grammi per metro quadrato.
Gli scienziati hanno utilizzato un adesivo fotopolimerizzabile spesso solo pochi micron per fissare moduli fotovoltaici ultrasottili al tessuto, creando una struttura leggera ma resistente. I test iniziali hanno mostrato che le nuove celle potrebbero generare 730 watt per chilogrammo nello stato “libero” e circa 370 watt per chilogrammo nello stato connesso. Non solo, i nuovi pannelli a film sottile possono essere arrotolati 500 volte senza perdita di efficienza.
La vera sfida? Trova il giusto materiale di protezione. “Racchiudere queste celle solari con vetro pesante, come è comune nelle tradizionali celle solari al silicio, ridurrà al minimo il valore dei risultati attuali”, spiegano gli scienziati. “Per questo motivo, il team sta attualmente sviluppando soluzioni di imballaggio ultrasottili che aggiungeranno solo un peso minimo ai dispositivi esistenti”.
