Immagina un telone per camion in grado di raccogliere l'energia della luce solare! Con l'aiuto di nuove celle solari tessili sviluppate dai ricercatori Fraunhofer, i semirimorchi potrebbero presto produrre l'elettricità necessaria per alimentare i sistemi di raffreddamento o altre apparecchiature di bordo. In breve, le celle solari tessili potrebbero presto aggiungere una dimensione completamente nuova al fotovoltaico, integrando l'uso di celle solari convenzionali a base di silicio.

I pannelli solari sui tetti degli edifici sono una vista abbastanza comune oggi, così come i parchi solari su larga scala. Nel futuro, potremmo ben vedere altre superfici sfruttate per la generazione fotovoltaica. teloni per camion, Per esempio, potrebbe essere utilizzato per produrre l'elettricità consumata dal conducente durante la navigazione o parcheggiata per la notte, o per alimentare i sistemi elettronici utilizzati per localizzare i rimorchi nei terminal di spedizione. Allo stesso modo, le facciate degli edifici convenzionali potrebbero essere rivestite con tessuti fotovoltaici al posto dell'intonaco cementizio. Oppure le persiane utilizzate per fornire ombra negli edifici con facciate in vetro potrebbero essere utilizzate per creare centinaia di metri quadrati di superficie aggiuntiva per la produzione di energia.

Tessuto in fibra di vetro come substrato di celle solari

Al centro di tali visioni sono flessibili, celle solari a base tessile sviluppate presso il Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS in collaborazione con il Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. e partner industriali erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG e GILLES PLANEN GmbH. "Esistono numerosi processi che consentono di incorporare le celle solari nei rivestimenti applicati ai tessuti, " spiega il dottor Lars Rebenklau, responsabile del gruppo per l'integrazione dei sistemi e l'imballaggio elettronico presso Fraunhofer IKTS. In altre parole, il substrato per le celle solari è un tessuto piuttosto che il vetro o il silicio usati convenzionalmente. "Potrebbe sembrare facile, ma le macchine nell'industria tessile sono progettate per gestire enormi rotoli di tessuto – larghi cinque o sei metri e lunghi fino a 1000 metri, " spiega il dottor Jonas Sundqvist, responsabile del gruppo per la tecnologia a film sottile presso Fraunhofer IKTS. "E durante il processo di rivestimento, i tessuti devono resistere a temperature di circa 200 °Celsius. Anche altri fattori giocano un ruolo chiave:il tessuto deve rispettare le normative antincendio, hanno un'elevata resistenza alla trazione ed essere economici da produrre. "Il consorzio ha quindi optato per un tessuto in fibra di vetro, che soddisfa tutte queste specifiche, "dice Rebenklau.

Enfasi sui processi standard

I ricercatori hanno anche affrontato la sfida di come applicare gli strati sottilissimi che compongono una cella solare:l'elettrodo inferiore, lo strato fotovoltaico e l'elettrodo superiore – al tessuto. Questi strati hanno uno spessore compreso tra uno e dieci micron. A confronto, la superficie del tessuto è come una catena montuosa. La soluzione è stata prima applicare uno strato che livella i picchi e gli avvallamenti sulla superficie del tessuto. Per questo scopo, ricercatori hanno optato per un processo standard dell'industria tessile:stampa transfer, che viene utilizzato anche per gommare i tessuti. Tutti gli altri processi sono stati adattati in modo tale da poter essere facilmente incorporati nei metodi di produzione standard utilizzati nell'industria tessile. Per esempio, i due elettrodi – che sono in poliestere elettricamente conduttivo – e lo strato fotovoltaico vengono applicati mediante il comune metodo roll-to-roll. Le celle solari sono inoltre laminate con uno strato protettivo aggiuntivo per renderle più robuste.

Celle solari a base di tessuto pronte per il lancio sul mercato tra circa cinque anni

Il team di ricerca ha già prodotto un primo prototipo. "Questo ha dimostrato la funzionalità di base delle nostre celle solari a base tessile, " Rebenklau dice. "In questo momento, hanno un'efficienza compresa tra lo 0,1 e lo 0,3 percento." In un progetto di follow-up, lui e il team stanno cercando di spingerlo oltre il segno del cinque percento, a quel punto le celle solari tessili si dimostrerebbero commercialmente redditizie. Le celle solari a base di silicio sono significativamente più efficienti, tra il dieci e il 20 per cento. Però, questa nuova forma di cella solare non è destinata a sostituire il tipo convenzionale, offrire semplicemente un'alternativa per applicazioni specifiche. Nei prossimi mesi, il team studierà modi per migliorare la durata delle celle solari a base di tessuto. Se tutto va secondo i piani, le prime celle solari a base tessile potrebbero essere pronte per la commercializzazione in circa cinque anni. Ciò soddisferebbe l'obiettivo originale del progetto PhotoTex:fornire nuovi stimoli all'industria tessile tedesca e migliorarne la competitività.