Fotovoltaico su carta

All'apparenza si presenta come un foglio di carta con stampati tanti quadratini colorati, ma guardandoci bene è qualche cosa di piu... Su un prodotto così fragile come un foglio di carta è stato realizzato per mezzo di una stampante speciale a getto d'inchiostro, come se si dovesse stampare una fotografia, una semplice cella solare fotovoltaica a basso costo. Il lavoro è stato sostenuto dal Programma di Eni-MIT Solar Frontiers Alliance e la National Science Foundation.   Questa sfida lanciata dai ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology), è stata descritta nei sui progressi sulle pagine della rivista Advanced Materials...

pubblicata online il giorno 8 luglio. Il gruppo di scienziati Karen Gleason, Michael Kasser, Miles Barrdel appartenenti al MIT sono convinti che le celle solari, realizzabili su materiali organici come fogli di carta, plastica e tessuti, una volta rivestite di materiali protettivi per schermarle dalle intemperie, potrebbero rivestire le pareti esterne delle case...

Si, certo, realizzare tali moduli foptovoltaici sarà un po' più complesso della semplice stampa di una tesina.

Per la realizzazione dei moduli fotovoltaici, gli speciali "inchiostri" vengono depositati sulla carta attraverso processi relativamente semplici attuabili a temperature inferiori a 120 gradi, avvalendosi di speciali inchiostri e vapori anziché sostanze liquide ed il processo deve essere realizzato sottovuoto. La tecnica utilizzata per realizzare queste celle solari speciali è differente dai sistemi utilizzati finora per stampare celle solari. Queste "dolci" condizioni, rendono possibile l'utilizzo di normale carta non trattata stoffa o plastica come substrato su cui stampare le celle. Il processo di base è essenzialmente molto similare a quello utilizzato per fare il rivestimento argenteo nel sacchetto di patatine fritte: un vapore di deposizione che può essere effettuato a buon mercato su vasta scala commerciale.

Su materiali come la carta si avranno dei vantaggi di peso e di flessibilità del materiale, inoltre si potrà portarsi appresso piegandolo un vero e proprio modulo fotovoltaico. All'occorrenza si potrà magicamente "spiegare" il foglio e guardare la sua produzione di energia elettrica di nuovo alla luce del sole.

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Per realizzare un array di celle fotovoltaiche sulla carta dovranno essere "spalmati" cinque strati successivi di materiale, utilizzando una maschera (anch'essa di carta) per formare i modelli di cellule sulla superficie.

Le celle solari continuano a funzionare anche quando il foglio per esempio viene ripiegato in un aeroplano di carta

Nel loro documento, i ricercatori del MIT descrivono anche la stampa di una cella solare su un foglio di plastica PET (una versione più sottile del materiale utilizzato per le bottiglie di acqua) permettendo conseguentemente di piegare e svolgere lo strato anche per 1.000 volte, senza alcuna perdita significativa di prestazione.  

I ricercatori dicono di aver dimostrato abbastanza a fondo la robustezza di questa tecnologia inoltre, a causa del basso peso della carta o del substrato di plastica rispetto al vetro tradizionale pensano di poter fabbricare celle solari che potranno raggiungere i record di resa watt-per-chilogrammo. Celle solari con tali proprietà permetteranno così di aprire frontiere verso nuove applicazioni per esempio, si pensi alle applicazioni spaziali dove il peso fa una grande differenza. Anche altri test tra cui quello di resistenza al tempo e alla pressione meccanica, hanno dato dei risultati più che soddisfacenti.

Avere materiali leggeri e facilmente reperibili come la carta o tela e quindi avere una faciltà di installazione paragonabile a quella di appendere un foglio di carta ad una parete ridurrebbe drasticamente i costi degli impianti solari. Per esempio, le celle solari di carta potrebbero essere prodotte in varie sfumature con diegni su finestre oppure come carta da parati. Il costo della carta è un millesimo di quello del vetro dicono i ricercatori.

Per gli usi esterni i ricercatori hanno dimostrato che la carta può essere rivestita con materiali di laminazione standard per proteggerla dalle intemperie.

I ricercatori continuano a lavorare per migliorare i dispositivi. Allo stato attuale le celle solari testate hanno una efficienza di circa l'1,5-2%, ma l'efficienza di trasformare la luce solare in energia elettrica relativamente semplice significherebbe che una superficie maggiore potrebbe essere coperta a basso costo. Il team crede che la resa delle celle possa essere aumentata in modo significativo con una ulteriore messa a punto dei materiali. Già oggi comunque la cella è sufficiente per alimentare un piccolo aggeggio elettrico.

Il carbonio base del materiale semiconduttore organico può essere applicato a quasi tutti i substrati perche è stabile a temperatura ambiente. Tuttavia, è ancora lontano dall'obiettivo di validità commerciale, la tecnologia è in via di sviluppo e questi sono solo i primi anni di un ciclo di sviluppo che potrebbe durare tra i 5 ei 10 anni. Qui a fianco è rappresentato un foglio di carta durante l'inserimento nella camera di stampa con processo sottovuoto a vapore.

 

  '73 IW2MIL - Marco