Energia elettrica dall’ombra, una nuova frontiera per il fotovoltaico

L’evoluzione del fotovoltaico permetterà la produzione di energia elettrica dall’ombra attraverso una tecnologia studiata dai ricercatori della NUS (National University of Singapore), i quali hanno proposto un concetto nuovo per l’approccio alla generazione di energia sostenibile in condizioni di illuminazione particolare, anche indoor.

Il team di studiosi che si occupano di Scienza di Materiali ed Ingegneria, ma anche di Fisica, ha creato un apparecchio chiamato SEG (shadow-effect energy generator) che sfrutta il contrasto luminoso che c’è tra aree illuminate ed aree in ombra per generare elettricità.
 
“Le ombre sono sempre presenti e spesso le diamo per scontate. Nelle più convenzionali applicazioni fotovoltaiche o optoelettroniche viene utilizzata una fonte luminosa per la produzione di energia elettrica, mentre la presenza di ombre non è ben accolta, dal momento che riduce le performance dei dispositivi. In questo progetto, abbiamo capitalizzato il contrasto luminoso provocato dalle ombre sfruttandolo come fonte indiretta di energia. Il contrasto di illuminazione induce infatti una differenza nel voltaggio tra le zone illuminate e quelle in ombre, producendo una corrente elettrica. Questo approccio di produzione energetica in presenza di zone ombrose è assolutamente inedita” ha spiegato il leader del team di ricerca, l’Assistente Professore Tan Swee Ching, dell’Università NUS di Scienza dei Materiali ed Ingegneria.
 
Questa nuova tecnologia, che permette di ottenere energia elettrica sia dalla luce sia dall’ombra prodotta indoor da fonti luminose a bassa intensità, ottimizza l’efficienza dei sistemi fotovoltaici, fornendo energia sostenibile particolarmente adatta alla ricarica di tutti quei dispositivi elettronici portatili che richiedono fonti di ricarica continue o frequenti, come smartphone, smart-watches e simili.
 
Nello studiare questa soluzione innovativa, il gruppo di ricercatori NUS ha scelto di sviluppare un apparecchio SEG caratterizzato da basso costo e facilità di produzione, che possa svolgere due diverse funzioni: convertire il contrasto tra luce/ombra per la produrre l’elettricità e fungere da sensore di prossimità autoalimentato per monitorare oggetti di passaggio.
 
Il SEG si compone di un celle SEG organizzate su una pellicola di plastica trasparente. Ogni cella SEG è realizzata con un sottile strato d’oro depositato su un wafer di silicone. Seguendo un design preciso, gli apparecchi SEG potrebbero essere prodotti a un costo inferiore rispetto alle celle solari in silicone attualmente in commercio. Naturalmente il gruppo di ricercatori ha condotto anche una serie di esperimenti che hanno permesso di valutare le performance degli apparecchi SEG nella produzione elettrica e nella loro capacità di funzionare come sensori auto-alimentati.

“Quando l’intero “pannello” SEG si trova completamente al sole o all’ombra, la produzione elettrica è molto bassa o addirittura nulla. Quando è invece illuminata solo una parte del SEG, si rileva un output elettrico significativo. Abbiamo scoperto che i risultati migliori sono stati ottenuti quando il SEG è per metà illuminato e per metà in ombra, poiché questa situazione permette di avere più area disponibile distintamente per la produzione della carica e per la successiva raccolta.” ha chiarito il Professore di Fisica Andrew Wee, impegnato nello studio.
 
Stando ai risultati ottenuti in laboratorio, analizzando gli effetti dello spostamento dell’ombra sulla superficie ,l’apparecchio SEG costituito da 4 celle ha efficienza doppia rispetto alle celle solari in silicone. L’energia raccolta dal SEG, in presenza di ombre, in un ambiente indoor, è sufficiente ad alimentare un orologio digitale.
Il team di ricerca ha inoltre dimostrato che il SEG può essere utilizzare come un rilevatore di movimento autoalimentato. Ciò significa che, quando un oggetto passa accanto al SEG, questo proietta un’ombra intermittente sul dispositivo, che a questo punto viene attivato ed indotto a registrare le presenza e il movimento dell’oggetto.
 
I prossimi passaggi dello studio dei ricercatori della NUS prevedranno ulteriori esperimenti, specialmente nel tentativo di individuare materiali alternativi rispetto all’oro, che ne migliorino le performance e riducano il costo del SEG.
Si tenterà inoltre di sviluppare degli apparecchi SEG auto-alimentati con funzionalità versatili, ma anche ‘pannelli’ SEG indossabili che permettano di produrre energia elettrica durante le attività quotidiane e apparecchi SEG a basso costo per la produzione elettrica indoor.

Immagine originale da: news.nus.edu.sg