Generare elettricità dall’ombra

Alcuni ricercatori del dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e di Fisica dell’Università di Singapore hanno sviluppato un innovativo generatore di energia ad effetto ombra (SEG) in grado di sfruttare il contrasto di illuminazione tra le aree con luce  e quelle in ombra per generare elettricità.

Questo nuovo concetto di celle fotovoltaiche apre all’elettronica di potenza nuovi approcci nella generazione di energia verde in condizioni di illuminazione interna.

Il professor Tan Swee Ching, della NUS Materials Science and Engineering, che fa parte del gruppo di ricerca, ha spiegato che “Le ombre sono onnipresenti, e spesso le diamo per scontate. Nelle applicazioni fotovoltaiche o optoelettroniche convenzionali, dove una fonte di luce costante viene utilizzata per alimentare i dispositivi, la presenza di ombre è un fastidio, in quanto degrada le prestazioni dei dispositivi. In questo lavoro, abbiamo sfruttato il contrasto di illuminazione causato dalle ombre come fonte indiretta di energia. Il contrasto nell’illuminazione induce una differenza di tensione tra le sezioni d’ombra e quelle illuminate, dando luogo a una corrente elettrica. Questo nuovo concetto di raccolta dell’energia in presenza di ombre è senza precedenti”.

Alcuni dispositivi elettronici mobili come gli smartphone, gli occhiali intelligenti e gli orologi elettronici richiedono un’alimentazione elettrica efficiente e continua. Visto che questi dispositivi sono indossati sia all’interno che all’esterno,  sfruttare la luce ambientale potrebbe potenzialmente migliorarne la versatilità.

Le celle solari disponibili in commercio svolgono questo ruolo in un ambiente esterno, la loro efficienza di raccolta dell’energia si riduce significativamente in condizioni interne in cui le ombre sono persistenti. Questo nuovo approccio all’energia di recupero dell’illuminazione e delle ombre associate a basse intensità di luce per massimizzare l’efficienza, potrebbe rivoluzionare il settore.

In particolare il dispositivo sviluppato svolge due funzioni: riesce a produrre energia grazie al contrasto tra le zone in ombra e quelle illuminate e serve come sensore autoalimentato per il monitoraggio di oggetti in movimento (quando un oggetto passa vicino al SEG, questo proietta un’ombra intermittente sul dispositivo e fa scattare il sensore per registrare la presenza e il movimento dell’oggetto).

Il generatore SEG è formato da una serie di celle poste su un film plastico flessibile e trasparente; i ricercatori sottolineano che la SEG può essere fabbricata ad un costo inferiore rispetto alle celle solari al silicio commerciali. Il team testando il sistema ha scoperto che “la superficie ottimale per la generazione di elettricità è quando metà della cella SEG è illuminata e l’altra metà è in ombra, in quanto ciò fornisce un’area sufficiente per la generazione e la raccolta della carica”.

Sulla base di test di laboratorio, il SEG a quattro celle sviluppato dal team sotto l’effetto delle ombre che si spostano, è due volte più efficiente rispetto alle celle solari al silicio commerciali. Attualmente l’energia raccolta dal SEG in presenza di ombre create in condizioni di illuminazione interna è sufficiente per alimentare un orologio digitale (cioè 1,2 V).

La Studio dei ricercatori è stato riportato sulla rivista scientifica Energy & Environmental Science lo scorso aprile.

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