E se anche il fotovoltaico in silicio diventasse flessibile? Semiconduttore numero uno nel mercato solare globale, il silicio offre ancora oggi il miglior rapporto costo-efficienza. La tecnologia presenta però delle limitazioni importanti a livello di integrazione a causa dell’elevata rigidità di celle e pannelli. Un problema a cui hanno cercato di rimediare gli scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).
“Le classi più avanzate dell moderne applicazioni richiedono una nuova generazione di celle solari versatili che mostrino un’estrema resilienza meccanica, su larga scala, a basso costo e un’eccellente efficienza di conversione dell’energia”, spiegano i ricercatori. Il team, guidato dal professor Muhammad Hussain, ha messo a punto un nuovo processo produttivo che utilizza un circuito in alluminio serigrafato per rendere le celle solari in silicio policristallino estremamente flessibili.
Il silicio cristallino è un materiale abbondante e facilmente scalabile e ha proprietà fotovoltaiche affidabili e coerenti che ne hanno fatto da sempre la migliore scelta industriale. Tuttavia, la sua rigidità e il peso ne hanno ostacolato l’applicazione in elementi come l’elettronica flessibile.
Fino ad oggi, i tentativi di migliorare la “morbidezza” dei moduli hanno puntato sulla realizzazione di film sottili che mantenessero le prestazioni originali. Tentativi che sono per lo più falliti: le celle solari risultanti mostrano, infatti, un evidente calo d’efficienza riducendo lo spessore sotto i 250 micrometri. “A questo spessore, non è possibile ottenere celle solari flessibili in silicio”, spiega Hussain.
L’approccio scelto dai ricercatori del KAUST prevede di realizzare un’unità corrugata fatta di segmenti sottili e rigidi in silicio, utilizzando le cosiddette celle solari a contatto posteriore interdigitate. I segmenti sono interconnessi tra loro da contatti in alluminio serigrafati, posizionati nella parte posteriore per ottimizzare l’assorbimento della luce nella parte anteriore e facilitare qualsiasi modifica del materiale attivo. La cella può così piegarsi e adottare varie configurazioni, senza cracking o perdita d’efficienza. I ricercatori hanno dimostrato la validità della loro invenzione creando un piccolo sistema a Led che monitorasse l’umidità di una piantina in un vaso, avvolgendo la cella attorno al vaso stesso e collegandola ai diodi. I risultati del lavoro sono stati pubblicati su Advanced Energy Materials.