Nuove celle solari flessibili e low cost grazie alla plastica

La ricerca nel settore delle rinnovabili compie, ogni giorno, passi da gigante. In futuro, infatti, sarà possibile avere celle solari più efficienti e semplici da costruire grazie alla produzione di un nuovo materiale, fino a questo momento mai usato nella chiave di "conduttore elettrico". I suoi impieghi si sono limitati alla realizzazione di oggetti e rivestimenti. Se vi state chiedendo a quale composto ci stiamo riferendo, la risposta non potrà che stupirvi: la plastica.

La scoperta, effettuata dagli ingegneri chimici, guidati dal professore Bryan Boudouris, della Purdue University, ha dell'incredibile e potrebbe portare a notevoli cambiamenti nell'ambito del fotovoltaico. È risaputo che la quantità di plastica prodotta ogni anno corrisponde a miliardi di tonnellate, dunque, è facile rendersi conto delle conseguenze e dei risultati che si otterrebbero se si generasse nella medesima quantità lo stesso materiale avente, però, proprietà elettriche. Nello specifico, si potrebbe approdare a una produzione in massa di celle solari flessibili, trasparenti e low cost.

(La nuova plastica somiglia al plexiglass. Fonte fyysika)

Scendendo nel dettaglio della ricerca, la varietà di plastica sperimentata prende il nome di "polimero radicale" (PTMA). Esso è simile al comune plexiglass, la tipologia di plastica più diffusa e impiegata al mondo in numerosi prodotti. Per capire i passi compiuti dal team della Purdue University occorre, però, partire da un presupposto. I polimeri sono stringhe di molecole aventi una struttura centrale, nella quale sono contenuti i cosiddetti "gruppi pendenti" (siti in posizione laterale). Nel polimero radicale, sono proprio questi ultimi a consentire la conduzione elettrica.

Per dare vita al polimero radicale, gli scienziati si sono avvalsi di un processo conosciuto come deprotezione. Tale procedimento consiste nella sostituzione di un atomo di idrogeno, presente nel gruppo pendente, con uno di ossigeno. Il gruppo pendente diventa così un gruppo radicale. L'atomo di ossigeno, inoltre, è costituito da un elettrone spaiato, cosa che lo rende modificabile per il trasporto della carica elettrica. Di solito, infatti, gli elettroni si trovano in coppie intorno al nucleo dell'atomo.

(Le nuove celle solari costruite con il polimero radicale saranno più efficienti. Fonte macaulay)

La deprotezione può dare origine a quattro diverse funzionalità chimiche del polimero radicale. Due di queste hanno la peculiarità di accrescere la conduttività del polimero. I risultati ottenuti fino ad oggi hanno entusiasmato gli ingegneri, i quali, tramite il professore Boudouris, hanno tenuto ad evidenziare come siano riusciti "a studiare la deprotezione in un modo mai fatto fino ad ora", completamente innovativo e volto a rivelare le proprietà elettroniche del polimero radicale.

Dai test effettuati è emerso che questo nuovo materiale ha la potenzialità di condurre elettricità in una quantità superiore di dieci volte quella normalmente veicolata dai semiconduttori impiegati nell'ambito dell'elettronica. Ciò significa che se venissero prodotte celle solari con il polimero radicale, l'efficienza dei pannelli fotovoltaici crescerebbe in modo esponenziale.

(Il polimero radicale crea celle solari flessibili. Fonte newsnation)

Le applicazioni possibili del polimero radicale, tuttavia, non riguardano soltanto il settore del solare ma anche altri campi, come ad esempio quelli inerenti la produzione di smartphone, veicoli e dispositivi termoelettrici. In tal senso, la nuova plastica potrebbe essere usata per realizzare i rivestimenti antistatici e antiriflesso degli schermi dei telefonini, le coperture antistatiche dei mezzi di trasporto, indispensabili per difendere le vetture dai fulmini e renderle più sicure per i passeggeri.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Macromolecole ma gli studi non sono ancora terminati, in quanto l'equipe li sta proseguendo con l'obiettivo di accrescere la capacità conduttiva del polimero radicale. I finanziamenti della sperimentazione vengono dalla National Science Foundation (NSF), dall'Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) e dalla Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Non ci resta, allora, che aspettare i prossimi test del team e vedere dove è riuscito ad arrivare.

Fonti
Greenstyle
Azom
Purdue