E se i pannelli solari producessero energia anche dalle gocce di pioggia? Negli anni il fotovoltaico ha migliorato efficienza, costi, processi produttivi e persino l’eco compatibilità dei materiali. Quello che non è mai riuscito a fare è stato il rendersi “immune” a temporali o rovesci: le giornate nuvolose e le precipitazioni riducono inevitabilmente l’elettricità prodotta.
Una svolta potrebbe ora arrivare da un team di ingegneri cinesi al lavoro su un ibrido fotovoltaico. Gli scienziati hanno realizzato quelle che potremmo chiamare celle solari TENG, ossia celle solari che integrano nella loro architettura un minuscolo generatore triboelettrico (TriboElectric NanoGenerator); quest’ultimo elemento è in grado di aiutare i pannelli a produrre elettricità anche quando il tempo meteorologico volge al peggio.
Come è possibile? La spiegazione è abbastanza semplice. L’effetto triboelettrico, sfruttato dal piccolissimo generatore, è un fenomeno di trasferimento di cariche che si verifica quando materiali diversi vengono strofinati tra di loro. A differenza del nome, forse per molti sconosciuto, a livello macroscopico la tribolettricità fa parte dell’esperienza comune: basti pensare alle piccole scariche elettriche che si creano dopo aver camminato con delle suole in gomma su un tappeto sintetico o quelle prodotte sfilando maglioni di lana indossati sopra capi sintetici.
L’idea di creare delle celle solari TENG, in realtà, non è nuova. Ma i progetti studiati in passato collegavano il nanogeneratore all’unità fotovoltaica, ottenendo dispositivi funzionali ma anche ingombranti e difficili da produrre. L’approccio scelto da Zhen Wen, Xuhui Sun e Baoquan Sun, autori del nuovo studio, prevede invece di rendere il sistema parte integrante dell’architettura stessa della cella solare.
Per fare ciò, i ricercatori hanno aggiunto due differenti film polimerici sopra il convenzionale strato in silicio: quello superiore è costituito da un polimero chiamato polidimetilsilossano (PDMS), mentre quello inferiore è composto da poli (3,4-etilendiossitofene): poli (stirene-solfonato) (PEDOT: PSS). Il team ha quindi cercato di migliorare le prestazioni creando dei solchi sulla superficie del PDMS. Quando le gocce d’acqua colpiscono lo strato superiore, questo si attiva entrando in contatto con lo strato inferiore. Il film PEDOT:PSS agisce sia come elettrodo per il generatore TENG che per la cella solare, conducendo energia dal primo al secondo. Per far sì che la cella solare funzioni perfettamente anche sotto il sole, entrambi i polimeri sono trasparenti.
Secondo il team, il dispositivo ha mostrato una corrente di cortocircuito di picco di circa 33 nA e una tensione di picco a circuito aperto di circa 2,14 V. Non sono valori particolarmente alti, ma appaiono sufficienti per dimostrare che il concetto funziona e per pote puntare alla scalabilità del concept.