Siamo abituati a sentir parlare di fotovoltaico in tutte le sue forme: galleggiante, a parete, a finestra, offshore. Ma stavolta si tratta di una forma molto più originale. Avete mai pensato di “indossare” letteralmente delle celle fotovoltaiche? Be’, da oggi, grazie allo studio di ricercatori giapponesi. Si tratta di celle fotovoltaiche di natura organica, delle quali vi abbiamo già parlato. Queste celle sono molto flessibili e quindi adatte ad essere impiegate in applicazioni indossabili.

Inoltre, le celle sono waterproof. Quindi, sono adatte ad essere incorporate a stoffe o tessuti. Caratteristiche essenziali per applicare celle fotovoltaiche sugli abiti sono: stabilità alle condizioni ambientali, resistenza meccanica e sufficiente produzione di energia.

La struttura della cella indossabile

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La struttura del materiale
nature.com

Il leader del team degli ideatori della celle indossabile, provenienti dall’Università di Tokyo e dal RIKEN, è Takao Someya. L’innovativo materiale impiegato nella costruzione delle celle fotovoltaiche indossabili è il PNTz4T, già impiegato dal team in passato. Nello specifico, si tratta di un polimero cristallino semiconduttore di natura organica. Come si può vedere dall’immagine, il substrato è costituito da un film di circa 1 micrometro di spessore di parylene, spesso impiegato come rivestimento di dispositivi biomedici. Il parylene risulta essere flessibile ma allo stesso tempo efficace nel garantire protezione dall’attacco di agenti esterni. Com’è stato possibile rendere anche impermeabile le celle? A questo scopo, le celle sono state rivestite da entrambi i lati con un elastomero trasparente a base acrilica. Esso è in grado di evitare il contatto della cella con i liquidi senza però schermarla. Dai test effettuati, è risultando che tenendo la cella in acqua per due ore, l’efficienza complessiva viene ridotta di circa due punti percentuali.

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La cella fotovoltaica “a mollo”
riken.jp

Efficienza e applicazioni

Parliamo di numeri. Per quanto riguarda l’efficienza delle celle c’è da aspettarsi i valori non troppo elevati. Attualmente si attesta intorno al 7,9 %, che diventa 5,4% nel caso in cui la celle sia mantenuta in acqua per due ore. Se, inoltre, il materiale viene sottoposto a stress meccanico, il rendimento rimane all’80% del valore iniziale. La produzione di elettricità arriva a circa 7,86 mW per centimetro quadrato. Si è misurata una densità di corrente di 13,8 mA per centimetro quadro a 0.57 V, simulando una luce di potenza 100 mW per centimetro quadro. Tuttavia, viste le applicazioni a cui questa tecnologia aspira, non si avrebbe di certo bisogno di potenze troppo elevate. Le applicazioni di questa tecnologia sarebbero varie. Basti pensare a sensori da applicare sugli abiti per monitorare continuamente lo stato di salute del paziente oppure al famigerato Internet of Things.

La fiducia di Kenjiro Fukuda del “RIKEN Center for Emergent Matter Science” nei risultati e nello sviluppo di questo progetto è elevata:

“Speriamo che questo fotovoltaico lavabile, leggero e flessibile apra una nuova strada per garantire un’alimentazione affidabile e duratura a sensori e altri dispositivi indossabili”