La possibilità di rinunciare alle batterie usa e getta nei dispositivi domestici si avvicina grazie a un progresso compiuto dai ricercatori dell’University College London (UCL). Il team, guidato da Mojtaba Abdi-Jalebi, ha sviluppato celle solari in perovskite in grado di generare elettricità dalla luce LED interna, raggiungendo un’efficienza record che potrebbe trasformare l’alimentazione dei dispositivi elettronici a basso consumo. Secondo la ricerca, pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials, questo sviluppo apre le porte a una nuova era in cui tastiere, telecomandi, sensori e altri dispositivi funzionerebbero solo con la luce ambientale, eliminando la necessità di sostituire costantemente le batterie.
Tecnologia perovskite: efficienza sotto la luce interna
Il cuore di questo progresso risiede nella tecnologia della perovskite, un materiale cristallino la cui composizione può essere modificata per catturare le lunghezze d’onda emesse dall’illuminazione artificiale. A differenza dei pannelli solari convenzionali, poco efficaci in condizioni di scarsa illuminazione, queste celle progettate dal team dell’UCL riescono a sfruttare l’energia disponibile in ambienti chiusi.
DW sottolinea che questo approccio rappresenta una soluzione innovativa alla dipendenza insostenibile dalle batterie usa e getta, soprattutto alla luce della crescita dell’Internet delle cose, che richiede sempre più energia per i piccoli dispositivi.
Mojtaba Abdi-Jalebi, professore associato dell’Istituto per la scoperta dei materiali dell’UCL, ha sottolineato: “Miliardi di dispositivi che richiedono piccole quantità di energia dipendono dalla sostituzione delle batterie, una pratica insostenibile. Questo numero crescerà con l’espansione dell’Internet delle cose”.
Il ricercatore ha affermato che la perovskite si distingue per il suo basso costo e la sua semplice fabbricazione, che ne faciliterebbe l’adozione su larga scala.
Superamento dei difetti e risultati in laboratorio
Lo sviluppo di queste celle solari non è stato semplice. Uno dei principali ostacoli che gli scienziati hanno dovuto affrontare è stata la presenza di imperfezioni, chiamate “trappole”, che interrompevano il flusso di elettricità e acceleravano l’usura del materiale.
Per immaginarlo, si può pensare a queste “trappole” come a buche o crepe in una strada percorsa dall’energia. Se ci sono troppe buche, le auto – in questo caso gli elettroni – non avanzano e la strada si deteriora più rapidamente.
Per risolvere questo problema, il team ha applicato una sorta di “riparazione stradale”: prima ha aggiunto cloruro di rubidio, che ha permesso ai pezzi del materiale di crescere in modo più uniforme e regolare. Successivamente, ha aggiunto due sali speciali di ammonio che hanno contribuito a mantenere stabile la “strada”, impedendo ai suoi componenti di separarsi.
Siming Huang, dottorando e autore principale dello studio, ha paragonato il risultato alla pasticceria: “La cella solare con questi piccoli difetti è come una torta tagliata a pezzi. Attraverso una combinazione di strategie, abbiamo ricomposto questa torta“. In altre parole, sono riusciti a ricostruire il materiale in modo che fosse compatto ed efficiente, consentendo all’elettricità di ”scorrere” senza ostacoli.
I test di laboratorio hanno confermato il successo di questi interventi. Le nuove celle solari in perovskite sono riuscite a trasformare il 37,6% della luce interna (a 1.000 lux, simile all’illuminazione di un ufficio moderno) in elettricità, il che rappresenta un record mondiale per questo tipo di condizioni. Per dare un’idea dell’importanza di questo progresso, tale efficienza è sei volte superiore a quella delle migliori celle solari per interni attualmente disponibili.
Inoltre, la durata del materiale è stata testata anche in condizioni difficili: dopo 300 ore consecutive di esposizione a luce intensa e temperature elevate (55 ℃ o 131 ℉), le celle hanno mantenuto il 76% delle loro prestazioni originali, mentre i modelli tradizionali hanno conservato solo il 47%.
Sebbene questi test siano stati effettuati in ambienti controllati di laboratorio e non riflettano esattamente l’uso quotidiano, dimostrano un notevole progresso nella resistenza e nella durata di questo nuovo tipo di celle solari. È come se, dopo aver riparato la strada, questa resistesse molto meglio al traffico e alle intemperie.
Potenziale e futuro della tecnologia
Il potenziale di questa tecnologia è ampio. Secondo DW, potrebbe alimentare una serie di dispositivi domestici, come tastiere, telecomandi, allarmi e sensori wireless, funzionando solo con la luce ambientale. Tra i suoi vantaggi figurano il basso costo, l’uso di materiali abbondanti e la possibilità di un processo di produzione semplice come la stampa dei giornali.
Il team dell’UCL sta attualmente conducendo colloqui con partner industriali per esplorare la produzione su larga scala e la commercializzazione di questa tecnologia. Se queste iniziative avranno successo, l’integrazione delle celle solari in perovskite nei dispositivi di uso quotidiano potrebbe trasformare la gestione energetica domestica e ridurre drasticamente l’uso di batterie usa e getta, con un impatto diretto sulla tutela dell’ambiente. La combinazione di efficienza record, stabilità e facilità di produzione rende questa innovazione una delle grandi promesse per il futuro dell’elettronica domestica.
