La Pusan National University porta il pannello fotovoltaico flessibile ad un nuovo livello
(Rinnovabili.it) – L’elettronica flessibile sta ridisegnando il concetto di comodità. Dai nuovi smartphone pieghevoli, alle batterie indossabili integrate direttamente nelle fibre degli abitati, il comparto compie ogni giorno nuovi progressi. L’ultimo arriva dalla Corea del Sud dove un gruppo di scienziati ha realizzato uno speciale pannello solare flessibile.
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Di per sé la flessibilità non è una novità. Il fotovoltaico a film sottile è da sempre capace di offrire una certa adattabilità e grado di flessione. Tuttavia, il lavoro del gruppo sudcoreano ha alzato l’asticella, creando celle solari che possono letteralmente essere piegate a metà senza rompersi o danneggiare le prestazioni originali.
Tradizionalmente per realizzare un pannello fotovoltaico flessibile sono impiegati materiali come grafene, diseleniuro di tungsteno o seleniuro di gallio indio rame (CIGS), depositati su substrati leggeri come polimeri o persino carta. Ma affinché sia realmente pieghevole, il semiconduttore usato deve poter resistere alla pressione di flessione entro un raggio molto piccolo mantenendo la sua integrità e altre proprietà necessarie. “A differenza dell’elettronica flessibile, i dispositivi pieghevoli sono soggetti a deformazioni più severe, con raggi di piegatura fino a 0,5 mm”, spiega il professor Il Jeon della Pusan National University. “Ciò non è possibile con i tradizionali substrati di vetro ultrasottili e i conduttori trasparenti di ossido di metallo (usati nel fotovoltaico)”.
Potere ai nanotubi di carbonio
Il team ha identificato un materiale semiconduttore in grado di risolvere la sfida: pellicole di nanotubi di carbonio a parete singola (SWNT). Questi elementi possiedono un’elevata trasparenza e resilienza meccanica. L’unico problema è che gli SWNT hanno difficoltà ad aderire alla superficie del substrato quando viene applicata una forza (come la flessione) e mostrano un’efficienza ridotta rispetto ad altri materiali. La soluzione è stata incorporare il conduttore in un substrato di poliimmide, riempiendo gli spazi vuoti nei nanotubi.
Per garantire le massime prestazioni, hanno anche drogato il materiale risultante per aumentarne la conduttività. Introducendo piccole impurità (in questo caso, ossido di molibdeno) nello strato nanocomposito SWNT-poliimmide, l’energia necessaria agli elettroni per muoversi attraverso la struttura è molto più piccola e quindi è possibile generare più carica per una data quantità di corrente.
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Il prototipo risultante ha superato di gran lunga le aspettative del team. Con uno spessore di soli 7 micrometri, il film ha mostrato un’eccezionale resistenza alla flessione, quasi l’80% di trasparenza e un’efficienza di conversione del 15,2%. La più alta mai ottenuta nel fotovoltaico a base di nanotubi di carbonio. “I risultati ottenuti sono tra i migliori di quelli sinora riportati per celle solari flessibili, sia in termini di efficienza che di stabilità meccanica“. Lo studio è stato pubblicato su Advanced Science (testo in inglese).