Abbiamo sempre più bisogno di energia! Sono infatti sempre più i dispositivi domestici da alimentare: IoT, casa intelligente, apparecchi connessi senza fili, smartphone, altoparlanti, sensori…

Dalla necessità di quote sempre più elevate di energia elettrica, prende avvio la realizzazione di un progetto di ricerca molto interessante: pubblicato sulla rivista Advanced Energy Materials, è frutto del lavoro di ricerca dell’Università di Cambridge, dell’Imperial College di Londra e della cinese Soochow University (Lead‐Free Perovskite‐Inspired Absorbers for Indoor Photovoltaics, https://doi.org/10.1002/aenm.202002761, Novembre 2020, Yueheng Peng, Tahmida N. Huq, Jianjun Mei, Luis Portilla, Robert A. Jagt, Luigi G. Occhipinti, Judith L. MacManus-Driscoll, Robert L. Z. Hoye, Vincenzo Pecunia).

Nuovi pannelli solari, decisamente più green. A differenza dei normali materiali utilizzati, infatti, si è proceduto in questo caso con lo sviluppo di materiali ispirati alla perovskite, che si basano però su elementi più sicuri, quali il bismuto e l’antimonio. Questi ultimi, seppur non del tutto efficienti nell’assorbimento della luce solare, si sono mostrati molto efficaci con la luce interna ed in grado di fornire quantità soddisfacenti di energia, perfette per far funzionare i dispositivi IoT con elettronica a bassa potenza.

“La nostra scoperta apre la strada a nuove direzioni nella ricerca di materiali green, in grado di fornire energia sostenibile ai nostri dispositivi intelligenti.”

Professor Vincenzo Pecunia, Soochow University, China

I nuovi materiali al vaglio dei ricercatori e per i quali sono già stati individuati prossimi step di miglioramento, potrebbero in futuro essere applicati a substrati di diverso tipo, dalla plastica al tessuto: un’applicazione attualmente impraticabile per i pannelli solari tradizionali.

La ricerca è stata finanziata dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) e dalla National Natural Science Foundation of China.

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Obiettivo molto ambizioso, che ha guidato il team interdisciplinare di Luciano Boesel del Laboratory for Biomimetic Membranes and Textiles, è stato quello di riuscire ad incorporare LSC ovvero Concentratori Solari Luminescenti, nelle fibre tessili.

Gli LSC sono pannelli in materiale plastico (quindi rigido) in grado di catturare la luce del sole e concentrarla sui bordi, dove piccole celle fotovoltaiche la convertono in energia elettrica. Capaci di produrre energia anche con scarsa luminosità sono facilmente integrabili in architettura, ma come introdurli nei tessuti?

Condizione necessaria era trovare un modo per rendere materiali simili agli LSC più flessibili ma anche più traspiranti: l’Empa vi è riuscita andando a progettare un nuovo materiale basato su co-reti polimeriche anfifiliche ovvero polimeri già noti e disponibili sul mercato per la produzione delle lenti a contatto, in silicone idrogel. A questo sono andati ad aggiungersi due diversi materiali luminescenti in modo tale da trasformarlo in un concentratore solare flessibile.

“Il motivo per cui abbiamo scelto esattamente questo polimero è il fatto che siamo in grado di incorporare due materiali luminescenti immiscibili su nanoscala e lasciarli interagire tra loro. Ci sono, ovviamente, altri polimeri, in cui questi materiali potrebbero essere integrati, ma questo porterebbe all’aggregazione e dunque la produzione di energia non sarebbe quindi possibile” 

spiega Boesel. Insieme a lui hanno collaborato anche il laboratorio Thin Films and Photovoltaics e il laboratorio Advanced Fibres.

L’inserimento di questo nuovo materiale all’interno delle fibre tessili per il confezionamento di vestiti, giacche, magliette, ecc, sarà in grado di soddisfare il bisogno continuo di energia elettrica. Dispositivi mobili ricaricati, senza l’ausilio di batterie esterne e portatili o senza l’estenuante ricerca di prese elettriche a cui attaccarsi.

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