Negli ultimi dieci anni circa l'energia solare è cresciuta enormemente in popolarità, aumentando in prevalenza di circa il 40 percento ogni anno. Attualmente rappresenta circa l'1 percento delle spese energetiche totali del mondo.
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Ma la tecnologia è ancora costosa. Anche se i pannelli solari stessi sono diminuiti di prezzo, il costo dell'installazione rimane elevato: fino all'80% del costo per ottenere i pannelli solari proviene dall'installazione stessa, il che comporta il fissaggio di pannelli pesanti su superfici spesso inclinate come i tetti.
Il professor Vladimir Bulović e i suoi colleghi del MIT Joel Jean e Annie Wang erano interessati a far fronte a questi elevati costi di installazione e ad altri problemi quando hanno iniziato a realizzare una cella solare ultraleggera.
"Se si potesse rendere [una cella solare] molto leggera, in linea di principio si potrebbe creare una cella solare molto grande che potrebbe essere srotolata sul tetto di qualcuno o in un campo", afferma Bulović. "Quindi l'installazione potrebbe essere semplice come pinzare il pannello srotolato sul tetto."
Bulović e il suo team hanno fatto il primo passo verso questo obiettivo. Hanno creato una cella solare così leggera che può letteralmente sedersi su una bolla di sapone senza scoppiarla. Ha uno spessore di soli 2, 3 micron o uno spessore da 1/30 a 1/50 dello spessore di un capello umano. È così sottile che in teoria potrebbe essere usato su quasi tutte le superfici, anche incredibilmente delicate - palloncini, vestiti, carta e pelle umana.
Il team sapeva che la chiave per la cella solare ultraleggera sarebbe stata quella di sostituire un substrato pesante - il materiale, di solito il vetro, su cui si formano gli strati di celle solari - con uno più leggero. Dovrebbero anche utilizzare un processo a temperatura ambiente per creare le celle solari, poiché il processo ad alta temperatura utilizzato per creare celle solari convenzionali si scioglierebbe o danneggerebbe substrati più leggeri.
Il materiale su cui il team alla fine ha optato per il concetto di proof of concept era il parilene, un polimero flessibile simile, ma molto più sottile, dell'involucro di Saran. Lavorando su una lastra di vetro, depositarono uno strato molto sottile di materiale a celle solari sulla parte superiore del parilene in una camera a vuoto, quindi lo sigillarono con un altro strato di parilene. Quindi staccarono il sandwich a celle solari dal vetro.
La cella solare ultraleggera che ne risulta può generare 6 watt di potenza per grammo, circa 400 volte di più rispetto alla sua controparte convenzionale. Il nuovo processo è dettagliato nella rivista Organic Electronics.
Il prossimo passo sarà capire come fabbricare le celle solari ultraleggere in quantità maggiori. Il metodo utilizzato per depositare il materiale delle celle solari sul substrato è attualmente piuttosto lento e dovrà essere accelerato per produrre in modo efficiente celle solari ultraleggere più grandi. Il team dovrà anche testare su strada diversi substrati per resistenza e durata.
"Dovremmo dimostrare che può funzionare ininterrottamente per alcuni anni, secondo necessità per le applicazioni portatili", afferma Bulović.
Le celle solari ultraleggere potrebbero essere utili in aree in cui il peso è della massima importanza, ad esempio su navette spaziali. Potrebbero essere utilizzati per alimentare i normali dispositivi domestici - carta touch elettronica, touchpad, sensori - senza aggiungere peso e ingombro. Potrebbero anche potenzialmente essere combinati con un'altra delle innovazioni di Bulović - celle solari trasparenti - per creare una fonte di energia quasi invisibile su quasi tutte le superfici.
"Il nostro obiettivo è reimmaginare cosa sia una cella solare e reimmaginare quale tecnologia solare può essere implementata", afferma Bulović.
L'ingegnere stima che ci vorrà circa un decennio prima che la tecnologia del suo team diventi mainstream.
"Per passare da questa struttura a una più grande, possiamo certamente immaginare cosa ci vorrebbe per arrivarci", dice. “Non ci sono un numero significativo di incognite. I compiti da svolgere dovrebbero essere conquistabili. "
