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Nov 28, 2023

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Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato celle solari in tessuto ultraleggero che possono trasformare rapidamente e facilmente qualsiasi superficie in una fonte di energia.

Queste celle solari durevoli e flessibili, molto più sottili di un capello umano, sono incollate su un tessuto resistente e leggero, che le rende facili da installare su una superficie fissa. Possono fornire energia in movimento come tessuto energetico indossabile o essere trasportati e distribuiti rapidamente in località remote per assistenza in caso di emergenza. Pesano un centesimo dei pannelli solari convenzionali, generano 18 volte più energia per chilogrammo e sono realizzati con inchiostri semiconduttori utilizzando processi di stampa che in futuro potranno essere adattati alla produzione su larga scala.

Poiché sono così sottili e leggere, queste celle solari possono essere laminate su molte superfici diverse. Ad esempio, potrebbero essere integrati sulle vele di una barca per fornire energia in mare, applicati su tende e teloni utilizzati nelle operazioni di recupero in caso di catastrofe o applicati sulle ali dei droni per estendere la loro portata di volo. Questa tecnologia solare leggera può essere facilmente integrata negli ambienti costruiti con esigenze di installazione minime.

“I parametri utilizzati per valutare una nuova tecnologia di celle solari sono generalmente limitati all’efficienza di conversione della potenza e al costo in dollari per watt. Altrettanto importante è l’integrabilità, ovvero la facilità con cui la nuova tecnologia può essere adattata. I tessuti solari leggeri consentono l’integrabilità, fornendo slancio al lavoro attuale. Ci sforziamo di accelerare l’adozione dell’energia solare, data l’attuale urgente necessità di utilizzare nuove fonti di energia prive di carbonio”, afferma Vladimir Bulović, presidente Fariborz Maseeh in Tecnologie emergenti, leader del Laboratorio di elettronica organica e nanostrutturata (ONE Lab), direttore di MIT.nano e autore senior di un nuovo articolo che descrive il lavoro.

Insieme a Bulović nell'articolo ci sono gli autori principali Mayuran Saravanapavanantham, uno studente laureato in ingegneria elettrica e informatica al MIT; e Jeremiah Mwaura, uno scienziato ricercatore presso il Laboratorio di ricerca di elettronica del MIT. La ricerca è pubblicata oggi su Small Methods.

Solare snellito

Le tradizionali celle solari al silicio sono fragili, quindi devono essere racchiuse in vetro e imballate in una struttura di alluminio pesante e spessa, che limita dove e come possono essere utilizzate.

Sei anni fa, il team di ONE Lab ha prodotto celle solari utilizzando una classe emergente di materiali a film sottile così leggeri da poter stare sopra una bolla di sapone. Ma queste celle solari ultrasottili sono state fabbricate utilizzando processi complessi basati sul vuoto, che possono essere costosi e difficili da ampliare.

In questo lavoro, hanno deciso di sviluppare celle solari a film sottile che siano interamente stampabili, utilizzando materiali a base di inchiostro e tecniche di fabbricazione scalabili.

Per produrre le celle solari utilizzano nanomateriali sotto forma di inchiostri elettronici stampabili. Lavorando nella camera bianca del MIT.nano, rivestono la struttura della cella solare utilizzando un dispositivo di rivestimento a fessura, che deposita strati di materiali elettronici su un substrato preparato e rilasciabile dello spessore di soli 3 micron. Utilizzando la serigrafia (una tecnica simile a come vengono aggiunti i disegni sulle magliette serigrafate), un elettrodo viene depositato sulla struttura per completare il modulo solare.

I ricercatori possono quindi staccare il modulo stampato, che ha uno spessore di circa 15 micron, dal substrato di plastica, formando un dispositivo solare ultraleggero.