Cresce sempre di più la necessità di dispositivi che possano essere indossati e al tempo stesso garantire una completa autonomia energetica. Per questo il settore del fotovoltaico organico diventa indispensabile, soprattutto se da esso arriva una cella solare che può essere bagnata (o addirittura lavata) e addirittura indossata.
Ma vediamo meglio come funziona, e come sono riusciti questi scienziati nell’impresa di creare una cella solare del genere.
Fotovoltaico organico, la nuova cella solare da inserire sui vestiti
Come riporta il RIKEN Center for Emergent Matter Science, un team di ricercatori, provenienti anche dall’Università di Tokyo e dall‘Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong in Cina, ha sviluppato una speciale pellicola fotovoltaica organica che è sia impermeabile che flessibile.
Praticamente questa innovativa cella solare potrebbe essere applicata sui vestiti e continuare a funzionare correttamente dopo essere stata bagnata dalla pioggia o addirittura lavata.
Pubblicato su Nature Communications, la ricerca di questo gruppo di scienziati è riuscita a superare una limitazione chiave di questo genere di dispositivi, ovvero diventare impermeabile senza ridurre la flessibilità attraverso l’uso di strati aggiuntivi.
Secondo Kenjiro Fukuda, uno dei coautori corrispondenti dell’articolo:
“Quello che abbiamo creato è un metodo che può essere utilizzato anche a livello generale. Guardando al futuro, migliorando la stabilità dei dispositivi in altri ambiti, come l’esposizione all’aria, alla forte luce e allo stress meccanico, prevediamo di sviluppare ulteriormente le nostre celle solari organiche ultrasottili in modo che possano essere utilizzate per dispositivi indossabili davvero pratici”.
Come hanno realizzato la cella solare impermeabile
Le pellicole fotovoltaiche sono tipicamente composte da diversi strati. Tra questi, uno cattura l’energia di una certa lunghezza d’onda dalla luce solare e utilizza questa energia per separare gli elettroni e i “vuoti di elettrone” in un catodo e un anodo.
Nei casi precedenti, lo strato che trasporta i vuoti di elettrone veniva generalmente creato sequenzialmente mediante stratificazione, ma col rischio di rovinarne la flessibilità.
Per il lavoro attuale, tuttavia, i ricercatori hanno disposto direttamente lo strato dell’anodo, in questo caso un elettrodo d’argento, sui strati attivi, creando una migliore adesione tra gli strati. Hanno utilizzato un processo di trattamento termico, esponendo la pellicola all’aria a 85 gradi Celsius per 24 ore.
Ciò che il gruppo ha osservato dai test è stato molto incoraggiante. Prima, hanno immerso completamente la pellicola in acqua per quattro ore e hanno scoperto che conservava ancora l’89% delle sue prestazioni iniziali. Poi l’hanno sottoposta a uno stretching del 30% ben 300 volte sott’acqua. E hanno scoperto che anche con questa prova di resilienza la pellicola manteneva il 96% delle sue prestazioni.
Alla fine, come test finale, l’hanno fatta passare attraverso un ciclo di lavaggio in lavatrice ed è sopravvissuta alla prova, cosa mai ottenuta prima.
Se vuoi saperne di più su questa ricerca, ti suggerisco la lettura completa del paper pubblicato su Nature Communications:
Xiong et al. (2024) Waterproof and ultraflexible organic photovoltaics with improved interface adhesion Nat Comm. doi: 10.1038/s41467-024-44878-z
