Fotovoltaico e IoT, un’accoppiata vincente
(Rinnovabili.it) – Quando si parla di ottimizzare celle e moduli solari la maggior parte degli sforzi globali si concentra ovviamente su dispositivi per ambienti esterni. Tuttavia una piccola fetta della ricerca mondiale sta lavorando anche per migliorare il fotovoltaico da interni. Perché? Perché il fotovoltaico indoor potrebbe offrire una valida soluzione d’alimentazione per l’Internet delle Cose (IoT). Pannelli solari capaci di produrre energia sotto la semplice illuminazione domestica avrebbero, ad esempio, il vantaggio di rendere più semplici i dispositivi di IoT eliminando cavi elettrici o batterie. Personalizzando in tal modo ogni sistema sulle esigenze degli utenti finali.
Il compito non è semplice. A differenza della luce solare diretta, intensa e ricca in termini di lunghezze d’onda, quella interna, quando naturale, è diffusa e più decisamente più fioca. Se si parla di luce artificiale, poi, si deve considerare un’ulteriore sfida. Le sorgenti luminose interne comunemente utilizzate come LED bianchi e lampade fluorescenti hanno spettri di emissione ristretti che vanno da 400 a 700 nm. A titolo di confronto la radiazione solare ha una lunghezza d’onda compresa tra 230 e 4000 nm. Ne consegue che anche la banda proibita ottimale dei materiali che assorbono la luce cambia (~1,9 eV per le lampadine).
Il miglior materiale per il fotovoltaico indoor
Un gruppo di scienziati internazionali ha voluto capire quali semiconduttori potessero migliorare il fotovoltaico indoor. Vale a dire quali più risultino più capaci nel convertire la luce artificiale in elettricità. In realtà non è la prima volta che si studiano celle fotovoltaiche da interni realizzate con materiali diversi sotto differenti fonti luminose. A differenza delle ricerche passate, Uli Würfel e colleghi hanno confrontato una gamma di tecnologie solari con lo stesso tipo di illuminazione interna.
Nel dettaglio l’esperimento ha impiegato otto tipi di dispositivi fotovoltaici, che vanno dal tradizionale silicio amorfo alle tecnologie a coloranti organici, misurandone l’efficienza prima sotto la luce solare simulata e poi sotto una luce LED bianca fredda. Il risultato? Le celle solari al fosfuro di gallio indio (InGaP) hanno mostrato la massima efficienza sotto la luce interna, convertendo quasi il 40 per cento dell’energia luminosa. Come i ricercatori si aspettavano, le prestazioni di questo materiale sono risultate modeste rispetto sotto la luce solare.
Tuttavia, gli scienziati hanno anche sottolineato come i materiali contenenti gallio siano costosi e potrebbero non raggiungere mai il mercato di massa. Soprattutto in termini di fotovoltaico da interni, che richiede giustamente prezzi bassi per essere realmente sfruttabile. Un’alternativa? Le celle solari a base di perovskite e a film organico, unità meno costose e senza problemi di stabilità in condizioni di illuminazione interna. Lo studio sul fotovoltaico indoor è stato pubblicato su ACS Applied Energy Materials (testo in inglese).