Il fotovoltaico integrato fa un balzo in avanti con i pannelli solari curvi

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laminato fotovoltaico curvo
Credits: RIKEN

l’elettronica ultrasottile ora può sfruttare semiconduttori organici e pellicole termoretraibili

Una nuova ricerca giapponese apre le porte a speciali pannelli solari curvi, realizzati con semiconduttori organici e pellicole termoretraibili. Il merito è del Center for Emergent Matter Science, presso l’istituto di ricerca Riken. Qui un gruppo di scienziati ha messo a punto una tecnologia di produzione in grado di unire due caratteristiche apparentemente distanti per il fotovoltaico: adattabilità al substrato ed efficienza di conversione.

I vantaggi dei pannelli solari curvi

Diversi studi hanno mostrato come i pannelli solari curvi catturino la luce in modo più efficiente rispetto a quelli piatti nelle giornate nuvolose. Un modo per produrre componenti elettronici curvi è impiegare substrati simili alla gomma. Peccato che su tali materiali le celle solari mostrino prestazioni molto inferiori allo standard commerciale. Al contrario, quelle fabbricate su fogli flessibili hanno un’elevata efficienza, ma possono essere difficili da integrare su superfici curve. “Un fatto che può testimoniare chiunque abbia provato a incartare un pallone”, spiega il centro di ricerca.

Il team, guidato da Takao Someya, ha superato il problema utilizzando pellicole termoretraibili, film trasparenti comunemente utilizzati per imballare prodotti come farmaci o articoli casalinghi. La maggior parte dell’elettronica risulta troppo rigida o fragile per essere realizzata su una pellicola termoretraibile, ma il gruppo può contare su un ampio know-how in materia di dispositivi ultrasottili.

“Quando un materiale diventa più sottile, aumenta la flessibilità. Ecco perché possiamo accartocciare a mano un foglio di alluminio, ma possiamo anche usare l’alluminio per realizzare biciclette”, spiega il ricercatore Steven Rich“Sebbene utilizziamo materiali rigidi come metalli e plastica, sono tre volte più sottili di un sacchetto della spesa e possono piegarsi molto bruscamente senza rompersi”.

Rich e tre colleghi del RIKEN hanno attaccato un foglio polimerico flessibile (ma non estensibile) a una pellicola termoretraibile. Quindi hanno utilizzato la microscopia per osservare la struttura a strati durante varie esposizioni al calore. I test hanno rivelato che, man mano che l’area del dispositivo si riduceva, i fogli ultrasottili alleviavano lo sforzo di compressione formando minuscole rughe e pieghe.

Controllando la dimensione di queste rughe e scegliendo materiali in grado di sopravvivere sia al calore che a forti increspature, il team ha scoperto come restringere dei moduli fotovoltaici organici prefabbricati su oggetti rotondi. E anche su quelli con angoli acuti e curvature irregolari, inclusi rocce di plastica e tradizionali bambole giapponesi Daruma .

L’aspetto più sorprendente di questa tecnica è che il restringimento non ha danneggiato le prestazioni fotovoltaiche. Gli esperimenti hanno indicato che le proprietà fotoniche delle strutture “increspate” migliorano l’assorbimento della luce, aumentando l’efficienza di conversione della potenza del 17% rispetto ai dispositivi piani.

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