La combinazione di silicio con un supporto polimerico altamente flessibile permette di produrre celle solari che hanno un'elasticità da record e un'alta efficienza
I nuovi pannelli solari elastici possono essere allungati del 94%
(Rinnovabili.it) – I pannelli solari in silicio cristallino sono la tecnologia dominante nel mercato fotovoltaico. Ma la rigidità del semiconduttore limita notevolmente le possibilità di integrare celle e moduli tradizionali (leggi anche Fotovoltaico integrato, i pannelli si mimetizzano). L’alternativa più pratica è rappresentata dal fotovoltaico a film sottile, una macro categoria che racchiude tecnologie più economiche del convenzionale solare c-Si, ma meno efficienti o di breve durata. O se l’efficienza è la stessa (in laboratorio sono state raggiunte rese superiori al 21% con thin film in CdTe e CIGS), sono i costi ad essere improponibili.
Al KAUST, l’Università King Abdullah per la Scienza e la Tecnologia, si sta tentando una terza via. Un gruppo di scienziati è riuscito, infatti, a capire come trasformare il rigido silicio cristallino in pannelli solari elastici con un’elevata efficienza di conversione della luce in elettricità. “Il silicio monocristallino rimane il materiale di scelta nel settore fotovoltaico grazie al suo basso costo, la non tossicità, l’eccellente affidabilità, la buona efficienza e la maturità del processo di produzione”, spiega Nazek El-Atab.
Nel dettaglio il gruppo, guidato dal ricercatore Muhammad Mustafa Hussain, ha realizzato delle celle che possono essere allungate del 95 per cento, pur mantenendo una resa del 19 per cento. Il passo fondamentale per superare la storica limitazione del silicio cristallino, è stato quello di prendere una delle tipiche unità solari oggi in commercio e rivestirne il retro con un elastomero altamente estensibile, economico e biocompatibile chiamato ecoflex. Il team ha quindi utilizzato un laser per tagliare la cella in più isole di silicio, facendo però attenzione a non danneggiare il supporto in elastomero. Ogni isola di silicio rimane collegata elettricamente alle sue vicine tramite contatti posteriori interdigitati.
Durante i primi esperimenti, i ricercatori avevano realizzato isole di silicio a forma di rettangolo, che potevano essere allungate di circa il 54 per cento. “Ma la tensione dell’allungamento ha portato a crepe diagonali al loro interno”, racconta Hussain. Il team ha allora provato diversi design per aumentare ulteriormente la flessibilità, tenendo presente che ogni fetta di silicio rimossa riduceva l’area disponibile per l’acquisizione della luce. “Utilizzando un modello triangolare, raggiungiamo la massima elasticità ed un’efficienza da record mondiale”, ha aggiunto Hussain.
Il gruppo prevede di incorporare i nuovi pannelli solari elastici in una pelle artificiale multisensoriale sviluppata dal laboratorio di Hussain. E nel breve termine puntare ad un’elasticità ancora maggiore. “Le nostre celle solari possono essere allungate principalmente in una direzione, parallelamente alla griglia dei contatti posteriori interdigitati”, aggiunge lo scienziato. “Stiamo lavorando per migliorare la capacità di stretching multidirezionale.”
