Un gruppo di ricercatori del MIT sta lavorando alla realizzazione di celle solari estremamente sottili e leggere, con lo scopo di poter abbattere i loro costi di installazione e di aprire la strada nuovi campi di applicazione delle forme di energia rinnovabile. Attualmente infatti le celle solari vengono realizzate seguendo la principale priorità dell'efficienza energetica, mentre gli aspetti come il peso e lo spessore vengono spesso trascurati.
Il professor Jeffrey Grossman che sta conducendo il lavoro con il dottore di ricerca Marco Bernardi e il ricercatore in visita Maurizia Palummo dell'Università di Roma, ha commentato: "Ci sono applicazioni dove il fattore peso è cruciale, dove l'impiego di materiali il più sottile possibile può cambiare i paradigmi dell'installazione e portarci verso substrati sottili e durevoli. In più questo va al nocciolo di un problema importante: quanta è la potenza nominale che siamo in grado di ricavare da ogni legame atomico di un dato materiale?".
Il MIT stima che le pellicoli solari ultrasottili, costituite da strati bidimensionali dello spessore di un nanometro, possano offrire una densità di energia per peso di mille volte superiore rispetto alle celle solari convenzionali. Il contraltare è però rappresentato da un'efficienza inferiore, che richiede una superficie superiore di 10 volte di una cella solare convenzionale per produrre la stessa quantità di energia, dal momento che le celle solari ultrasottile hanno un'efficienza del 2% circa rispetto al 20% delle convenzionali soluzioni fotovoltaiche. I ricercatori stanno studiando un metodo per stratificare le celle solari ultrasottili in maniera da migliorare l'efficienza.
Il progetto legato alla realizzazione di celle solari ultrasottili è attualmente in fase di simulazione, per definire quale genere di materiale utilizzare per i prototipi che verranno sviluppati a breve. Nelle simulazioni sono state ipotizzate varie configurazioni che prevedono l'impiego di grafene, di solfuro di molibdeno e di seleniuro di molibdeno. Il risultato migliore ottenuto ha inoltre mostrato una ottima resistenza all'ossigeno, alla radiazione ultravioletta e all'umidità ambientale, tre elementi che minano alla base la stabilità a lungo termine delle celle solari convenzionali permettendo così a questo tipo di celle solari di eliminare la necessità di una copertura in vetro e di robusti supporti di installazione che rappresentano assieme più della metà dei costi di allestimenti delle tradizionai celle fotovoltaiche.
"Le celle solari ultraleggere (con un elevato rapporto potenza/peso come nel nostro caso) hanno la possibilità di consentire una riduzione nei costi di installazione. Gli attuali moduli solari basati sul silicio sono pesanti e resi ancor più pesanti dal vetro che li protegge. La loro installazione costituisce il 60% circa del costo totale di un array solare, principalmente per via del peso elevato. Trovando materiali meccanicamente flessibili e ultra-sottili, la speranza è di rendere molto leggere le celle solari che possono essere incapsulate con plastiche invece che con vetro creando così nuovi paradigmi per le installazioni fotovoltaiche" ha spiegato Bernardi.
Il costo dei materiali per le celle solari ultra-sottile sarà inoltre abbastanza contenuto rispetto alle celle solari convenzionali, anche se i ricercatori devono ancora creare i primi prototipi in laboratorio e lavorare per rendere questi materiali producibili in volumi elevati. Il prossimo passo di questo progetto sarà il test in laboratorio dei prototipi con la misurazione effettiva dell'efficienza e della stabilità a lungo termine delle varie strutture e combinazioni di materiali.
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