Pannelli solari curvi più efficienti grazie alla tecnologia termoretraibile

Incorporare l’elettronica  per l’energia del sole nei pannelli  solari curvi porta a una maggiore e più efficiente cattura della luce solare rispetto ai supporti piatti, specialmente nelle giornate in cui il cielo è nuvoloso. Ma essendo in 2D la curvatura deve derivare dalla deformazione di un foglio estensibile, caratteristiche che non hanno i dispositivi elettronici ultrasottili.

Per produrre componenti elettronici curvi si potrebbero usare substrati simili alla gomma, ma in questo caso le celle solari hanno dimostrato prestazione molto basse. Inoltre, anche se le celle solari vengono fabbricate su fogli flessibili, garantendo così un’elevata efficienza, sarebbe decisamente difficile posizionarle su superfici curve.

Questo problema però potrebbe essere superato se si utilizzando delle pellicole termoretraibili, un materiale comunemente utilizzato per incapsulare prodotti come i farmaci da banco. Ed è a questo che hanno lavorato i ricercatori del RIKEN Center for Emergent Matter Science, il più grande istituto di ricerca completo del Giappone, fondato nel 1917 come fondazione di ricerca privata a Tokyo.

Sebbene la maggior parte dell'elettronica sia troppo rigida o fragile per essere attaccata alla pellicola termoretraibile, il team si è specializzato nella produzione di dispositivi ultrasottili con proprietà uniche, utilizzando materiali rigidi come metalli e plastica, che possono piegarsi anche molto bruscamente, ma senza rompersi.

Il gruppo di ricerca, guidato da Takao Someya , ha attaccato un foglio polimerico non estensibile ma flessibile a una pellicola termoretraibile, dopodiché ha  utilizzato la microscopia per osservare la struttura a strati durante le varie esposizioni al calore. Dato che l'area del dispositivo è stata ridotta fino al 70%, i test hanno dimostrato che i fogli ultrasottili hanno alleviato lo sforzo di compressione, andando così a formare minuscole rughe e pieghe. Controllando le dimensioni di queste rughe e scegliendo materiali in grado di sopravvivere sia al calore che a gravi increspature, i ricercatori del RIKEN ha scoperto che potevano restringere i moduli fotovoltaici organici prefabbricati su oggetti rotondi, così come su quelli con angoli acuti e curvature irregolari.

Inizialmente i ricercatori avevano previsto che il restringimento potesse danneggiare i componenti fotovoltaici e di conseguenza ridurre le prestazioni del dispositivo, ma in realtà si è verificato il contrario. Gli esperimenti hanno infatti svelato che le proprietà fotoniche delle strutture delle rughe indotte dal restringimento miglioravano l'assorbimento della luce, aumentando l'efficienza di conversione della potenza fino al 17% in più.