Fotovoltaico flessibile: ecco le celle solari estensibili che si potranno indossare senza perdere efficienza

Presto potremo indossare celle solari estensibili sviluppate dai ricercatori del RIKEN, in grado di alimentare dispositivi elettronici come smartwatch senza comprometterne l'efficienza, anche quando allungate.

@Wang, J., Ochiai, Y., Wu, N. et al.

Presto potremo indossare celle solari estensibili che ricaricheranno i nostri smartwatch!

La nuova tecnologia è stata sviluppata dai fisici del RIKEN, il più grande istituto di ricerca scientifica del Giappone, noto per il suo lavoro multidisciplinare nei campi della fisica, chimica, biologia, medicina, ingegneria e scienze computazionali.

Scienziati e scienziate di tutto il mondo stanno lavorando allo sviluppo di materiali flessibili in grado di produrre energia elettrica grazie alla potenza del sole, con i quali sarà possibile ricoprire numerosi oggetti, come nel caso della vernice fotovoltaica. Si sta lavorando molto anche su celle solari flessibili e quindi indossabili, per ricaricare i dispositivi di uso comune, come, ad esempio, il Power Hat, un cappello con celle solari flessibili integrate.

Le celle giapponesi oggetto di studio al RIKEN sono progettate per essere allungabili senza compromettere significativamente la loro capacità di convertire la luce in elettricità. Rappresentano una soluzione promettente per alimentare la prossima generazione di dispositivi elettronici, che potremo sfoggiare, magari, nel nostro abbigliamento di tendenza.

@Wang, J., Ochiai, Y., Wu, N. et al.

Oggi gli smartwatch monitorano vari parametri sanitari, insieme ai monitor glicemici o della pressione sanguigna, mentre dispositivi indossabili più specializzati sono in fase di sviluppo per applicazioni mediche. Tuttavia, la necessità di ricaricare questi dispositivi rappresenta ancora un limite significativo. Per superarlo, i ricercatori giapponesi stanno lavorando su celle solari indossabili e flessibili, garantendo che possano mantenere alte prestazioni anche quando si adattano ai movimenti del corpo.

Ci stiamo concentrando sulla realizzazione di dispositivi molto sottili e flessibili. Ma questi dispositivi non hanno un’estensibilità intrinseca. Sono piuttosto simili alla pellicola di plastica usata per avvolgere gli alimenti: si possono allungare dell’1% o del 2%, ma il 10% è impossibile perché si strappano facilmente

spiega Kenjiro Fukuda del RIKEN Center for Emergent Matter Science.

Il nostro approccio è molto semplice: utilizziamo materiali estensibili per ogni strato funzionale di un dispositivo. Ma, sebbene il concetto sia semplice, il metodo è molto impegnativo, poiché dobbiamo trovare un equilibrio tra l’estensibilità di ogni strato e le sue prestazioni

ha affermato Fukuda.

Il risultato è una cella solare flessibile con elevate prestazioni ed eccezionale estensibilità. Quando viene allungata del 50%, la sua efficienza energetica diminuisce solo del 20%. Inoltre, mantiene il 95% della sua efficienza originale anche dopo essere stata stirata 100 volte del 10%.

La chiave di questa innovazione risiede nell’uso di un composto organico chiamato ION E nello strato elettrodico. Oltre a migliorare l’estensibilità dell’elettrodo, questo composto ha migliorato l’adesione tra gli strati, un risultato inatteso e prezioso.

Grazie a questa struttura, l’elettrodo assorbe parte della tensione dallo strato attivo che converte la luce in elettricità, migliorando così la resistenza del dispositivo.

Fukuda conclude sottolineando che l’obiettivo finale è sviluppare celle solari organiche estensibili di grandi superfici, anche se la bassa conduttività del polimero utilizzato rimane un ostacolo su cui stanno già lavorando.

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Fonte: RIKEN