Innovazione nelle celle solari
Le celle solari ultra-sottili, sviluppate recentemente dai ricercatori del MIT, rappresentano una rivoluzione nel campo delle tecnologie fotovoltaiche. Grazie a una tecnica di fabbricazione scalabile, questi nuovi pannelli sono così sottili e leggeri da poter essere applicati su qualsiasi superficie, trasformandola in una fonte di energia.
Tecnologia avanzata: leggerezza e potenza
Le nuove celle solari sono costituite da un tessuto resistente e leggero al quale sono incollate le celle fotovoltaiche, che hanno uno spessore inferiore a un capello umano. Questo design innovativo consente loro di essere applicate su superfici fisse, utilizzate come tessuti energetici indossabili o trasportate e schierate rapidamente in luoghi remoti durante emergenze. Queste celle sono cento volte più leggere rispetto ai pannelli solari tradizionali e producono 18 volte più energia per chilogrammo. Inoltre, sono realizzate con inchiostri semiconduttori mediante processi di stampa che possono essere scalati per una produzione su larga scala.
Versatilità di applicazione delle celle solari ultra-sottili
La sottigliezza e leggerezza delle celle solari permettono la loro laminazione su una vasta gamma di superfici. Possono essere integrate, per esempio, sulle vele di una barca per generare energia in mare, applicate su tende e teloni durante operazioni di soccorso in caso di disastri, o montate sulle ali di droni per estenderne la autonomia di volo. Questa tecnologia fotovoltaica leggera si integra facilmente negli ambienti costruiti, con requisiti minimi di installazione.
Miglioramenti rispetto ai pannelli tradizionali
Le celle solari tradizionali in silicio sono fragili e devono essere racchiuse in vetro e telai di alluminio pesanti, limitandone così le possibilità di impiego. Sei anni fa, il team dell'ONE Lab del MIT ha prodotto celle solari con materiali a film sottile così leggeri da poter galleggiare su una bolla di sapone. Tuttavia, questi pannelli ultrafini erano fabbricati tramite processi complessi e basati su vuoto, difficili e costosi da scalare.
L'attuale innovazione si basa su materiali a inchiostro stampabili e tecniche di fabbricazione scalabili. Utilizzando nanomateriali in forma di inchiostri elettronici, i ricercatori applicano i materiali sulla struttura delle celle tramite una macchina di rivestimento a slot-die su un substrato sottile di 3 micron. Successivamente, un elettrodo viene depositato attraverso la serigrafia, completando il modulo solare.
Resistenza e durabilità
Per affrontare le difficoltà di manipolazione delle celle solari sottili e fragili, il team del MIT ha trovato nella tessitura un substrato ideale. Hanno scelto un tessuto composito noto come Dyneema, che pesa solo 13 grammi per metro quadrato e offre resistenza meccanica e flessibilità senza aggiungere peso significativo. Le celle solari sono incollate a questo tessuto con un adesivo UV-curabile sottile, creando una struttura solare ultraleggera e robusta.
Prestazioni e future applicazioni
Le nuove celle solari possono generare 730 watt di potenza per chilogrammo quando sono libere e circa 370 watt per chilogrammo quando montate su tessuto Dyneema, il che rappresenta un incremento di circa 18 volte rispetto ai pannelli solari convenzionali. Per generare la stessa quantità di energia di un impianto solare tradizionale da 8.000 watt, le nostre celle tessili richiederebbero solo circa 20 chilogrammi (44 libbre) di peso aggiuntivo.
I test di durabilità hanno dimostrato che, anche dopo oltre 500 cicli di arrotolamento e srotolamento, le celle mantengono oltre il 90% delle loro capacità iniziali di generazione di energia.
Prossimi passi nella ricerca
Nonostante la loro leggerezza e flessibilità, le celle solari necessitano di una protezione aggiuntiva per evitare deterioramenti dovuti all'umidità e all'ossigeno. Il team del MIT sta lavorando a soluzioni di imballaggio ultrathin che non aumentino significativamente il peso delle celle.
Il futuro della tecnologia solare ultra-sottile punta a ottimizzare ulteriormente i processi di produzione e ad accelerare l'adozione di queste innovazioni nel mercato.
