Il brillantino che produce energia

di Virginia Greco - 27/01/2010

Micro-celle fotovoltaiche, delle dimensioni di un brillantino, permetteranno di trasformare persino abiti in caricabatterie portatili. Nuovi diversificati impieghi si prospettano dunque per il fotovoltaico.

Micro-celle fotovoltaiche, delle dimensioni di un brillantino, permetteranno di trasformare persino abiti in caricabatterie portatili

Più sottili di un capello umano (hanno uno spessore che si aggira tra i 14 e i 20 micrometri (μm)), dieci volte più piccole dei collettori fotovoltaici classici, le micro-celle promettono versatilità ed economicità maggiori rispetto a questi ultimi, nonché addirittura superiore efficienza.

I “brillantini” solari sono fabbricati in silicio cristallino (sulle normali grandi “fette” di tali materiale, chiamate normalmente “wafer”), utilizzando la tecnologia dei sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS), al giorno d’oggi oramai molto comuni in campo elettronico.

Il ricercatore Sandia a capo del progetto, Greg Nielson, sostiene che celle di tali dimensioni consentiranno l’esplorazione di numerose nuove applicazioni, inoltre in virtù della loro efficienza esse potranno in alcuni casi sostituire quelle classiche garantendo prestazioni migliori.

“Le unità fotovoltaiche potrebbero essere prodotte in massa e applicate su strutture di forme inusuali, così da realizzare tende fotovoltaiche e persino vestiti. Questo permetterebbe per esempio a escursionisti e personale militare di muoversi liberamente, potendo ricaricare con semplicità le batterie dei telefoni, delle fotocamere e altri dispositivi elettrici”, afferma Nielson.

Ciascuno di noi potrebbe dunque trasformarsi in un ricaricatore ambulante, semplicemente indossando una magliettina luccicante e passeggiando sotto i sole.

Se la flessibilità di applicazione è l’aspetto di questa invenzione che lascia fantasticare maggiormente, i vantaggi sono prevedibili anche sotto il profilo economico. “Ciascuna di queste piccole celle impiega cento colte meno silicio rispetto a quelle attuali per generare la stessa quantità di energia elettrica”, afferma il ricercatore della Sandia Murat Okandan. Da qui ne deriverebbe un grosso risparmio.

In virtù delle ridotte dimensioni, le celle brillantino sono soggette a minori deformazioni meccaniche, ciò le rende affidabili su tempi lunghi. E persino in fase di deposizione, ossia di realizzazione su wafer, consentono un risparmio di materiale in caso di malfunzionamento. Per il modo in cui esse sono costruite, infatti, qualora la singola cella avesse un difetto di fabbricazione, questo non comporterebbe lo scarto dell’intera “fetta” di silicio, come invece accadeva con la tecnologia precedente.

In caso di impieghi più convenzionali, celle di dimensioni molto ridotte come queste consentono una maggiore efficienza anche in zone d’ombra. Infatti, nei sistemi classici, quando una zona estesa della cella è all’ombra l’intera struttura smette di funzionare. Se la stessa area è frammentata in un numero maggiore di unità, di dimensioni ovviamente inferiori, il modulo si “spegne” solo nelle zone veramente non colpite da radiazione solare.

“Moduli fotovoltaici da apporre sui tetti, realizzati con queste micro-celle”, aggiunge Vipin Gupta, ingegnere elettronico coinvolto nel progetto della Sandia, “potrebbero consentire un controllo intelligente dei dispositivi e probabilmente presto anche un sistema di immagazzinamento dell’energia integrato nella struttura”. La tecnologia impiegata infatti è ancora in fase di studio ed è soggetta a sviluppi ulteriori.

Certamente nei costi di produzione occorre tenere in conto che per realizzare sistemi di questo tipo occorre “attrezzarsi”. In questi termini è poco conveniente che le industrie che attualmente costruiscono pannelli e moduli fotovoltaici classici si convertano a questa nuova tecnologia. Sono invece le fonderie che realizzano normalmente microstrutture in silicio per l’elettronica ad avere i macchinari e le conoscenze (know-how) necessari alla produzione su larga scala dei “brillantini solari”.

Una macchinario standard per la deposizione e l’assemblaggio dei componenti elettronici è in grado di posizionare 130mila pezzi all’ora, su un foglio che può contenerne dai10mila ai 50mila per metro quadro. Il costo per la posa è di circa un decimo di centesimo (di dollaro) per dispositivo. Questo dà l’idea di come una produzione su larga scala delle micro-celle possa essere condotta con prezzi altamente competitivi.

Futuri impieghi auspicabili per la nuova invenzione saranno nell’ambito dei satelliti e dei sensori (controllati a distanza), per i quali sistemi di auto-alimentazione sono necessari.

Le nuove celle “brillantino” rendono dunque il fotovoltaico una soluzione largamente più versatile e dalle prospettive di impiego assai vaste, che ci permettono di ben sperare per il futuro delle energie rinnovabili.