Un fotovoltaico a film sottile di pochi micron di spessore, meno di un capello umano, potrebbe rappresentare una grande opportunità per l’utilizzo su larga scala in diversi ambiti come apparecchiature hi-tech, dispositivi indossabili, diagnostica sulla pelle e nei tessuti, e molto altro.
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L’energia solare contro il cambiamento climatico
Utilizzare l’energia del sole per produrre elettricità è un modo importante per ridurre le emissioni climalteranti e migliorare la sostenibilità. Tuttavia, i tradizionali pannelli solari sono spesso grandi e ingombranti, il che li rende meno versatili. Negli anni, istituti di ricerca e aziende in tutto il mondo hanno cercato di sviluppare soluzioni più smart che possono utilizzare l’energia solare in modo efficiente e pervasivo. L’obiettivo è quello di estendere l’utilizzo dell’energia solare in tutte le situazioni possibili, in modo da massimizzare i benefici ambientali e energetici.
La scoperta degli scienziati del MIT
Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston hanno sviluppato una nuova tecnologia di pannelli solari a film sottile che promette di produrre 18 volte più energia rispetto ai pannelli solari tradizionali, utilizzando solo un chilogrammo del materiale. La nuova tecnologia è considerata un passo importante verso un futuro più sostenibile e a basso consumo energetico. Tuttavia, gli scienziati del MIT ora devono affrontare la sfida di rendere la tecnologia scalabile per un utilizzo su larga scala.
Gli sviluppi della ricerca
Il team di scienziati del MIT ha utilizzato i risultati ottenuti negli anni precedenti, che includevano la creazione di celle solari ultrasottili così leggere da potersi appoggiare su una bolla di sapone senza romperla nel 2016, per superare gli ostacoli che avevano bloccato lo sviluppo della tecnologia.
I processi produttivi per creare celle solari ultrasottili disponibili sei anni fa richiedevano l’utilizzo di camere a vuoto e metodi di deposizione del vapore costosi. Tuttavia, con l’avvento della stampa 3D, gli scienziati del MIT sono stati in grado di semplificare e rendere più economico il processo di produzione, rendendo così possibile lo sviluppo di una nuova tecnologia di pannello solare a film sottile.
Come viene prodotto il pannello
Il processo di produzione della nuova tecnologia di pannello solare a film sottile consiste nell’utilizzo di nanomateriali sotto forma di inchiostri semiconduttori stampabili, che vengono depositati su un substrato di plastica con uno spessore di 3 micron. Successivamente, un elettrodo stampabile viene aggiunto al modulo per formare un pannello solare.
Il modulo solare stampato in 3D può essere facilmente staccato dal substrato di plastica e incollato su un tessuto che fornisca la resistenza meccanica necessaria per evitare strappi, senza aggiungere peso significativo. Ciò consente una maggiore flessibilità nell’utilizzo del pannello solare, ad esempio per l’integrazione in dispositivi indossabili o in tessuti.
Il risultato finale è una cella solare flessibile e ultra-leggera con solo un centesimo del peso dei pannelli solari convenzionali, ma in grado di generare 18 volte più energia per chilogrammo.
I risultati dei test
Durante i test, il team di MIT ha scoperto che la cella solare stampata in 3D può generare fino a 370 watt per chilogrammo quando applicata su un tessuto, ma fino a 730 watt se non ha alcun supporto tessile, dimostrando una notevole efficienza energetica.
I test condotti dal team del MIT hanno dimostrato che il pannello solare in tessuto può essere arrotolato e srotolato più di 500 volte mantenendo il 90% della sua capacità di generazione di energia. Tuttavia, è importante proteggere il materiale dalle intemperie per garantirne la durata e la performance.
Una potenza di circa 8.000 watt”
“Una tipica installazione solare sul tetto in Massachusetts ha una potenza di circa 8.000 watt”, ha dichiarato 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“, aggiungendo inoltre che questo renderebbe possibile l’installazione di pannelli solari in molti edifici dove prima non era possibile a causa del peso eccessivo.
Proteggere la cella solare dagli agenti atmosferici
“Racchiudere queste celle solari in vetro pesante, come avviene per le tradizionali celle solari al silicio, ridurrebbe al minimo il valore del progresso attuale. Per questo motivo, il team del MIT sta attualmente sviluppando soluzioni di imballaggio ultrasottili che aumenterebbero solo in minima parte il peso degli attuali dispositivi ultraleggeri.” ha dichiarato Jeremiah Mwaura, ricercatore del MIT Research Laboratory of Electronics. Ciò significa che il team sta lavorando per trovare modi per proteggere il materiale dalle intemperie senza compromettere la sua leggerezza e flessibilità, per rendere la tecnologia utilizzabile in una vasta gamma di applicazioni.
