Realizzata una minuscola batteria fotovoltaica che si ricarica con il sole

I ricercatori dell’Università di Friburgo hanno sviluppato una fotobatteria integrata monoliticamente con materiali organici, in grado di alimentare dispositivi in miniatura. La batteria fotovoltaica raggiunge un alto potenziale di scarica senza precedenti, pari a 3,6 volt.

La batteria, presentata da Rodrigo Delgado Andrés e dal Dr. Uli Würfel, dell’Università di Friburgo, e da Robin Wessling e dalla Prof. Dr. Birgit Esser, dell’Università di Ulm, è la prima batteria fotografica monoliticamente integrata realizzata con materiali organici a raggiungere questo livello di energia che la rende, potenzialmente, utilizzabile in pratica per l’alimentazione di vari dispositivi.

Il team ha pubblicato le informazioni su questa tecnologia sulla rivista Energy & Environmental Science

L’innovazione principale è che la realizzazione riesce a combinare generazione fotovoltaica efficiente e immagazzinamento dell’energia in un’unico, compatto, componente. Non sono necessari contatti ulteriori. tutto è già pronto, e questo fa si che la batteria sia potenzialmente installabile già in tutti gli accessori che deve alimentare. La batteria inoltre si carica rapidamente, superando molti limiti degli attuali mini-accumulatori.

A questo scopo potrebbero essere utilizzate batterie integrate monoliticamente che generano, convertono e immagazzinano energia in un unico sistema, senza bisogno di fili o congiunzioni. Un minuscolo componente fornisce l’energia necessaria a un componente intelligente isolato, per funzionale.

Le dimensioni minime della batteria la rendono utilizzabile per applicazioni avanzate e minuscole, completamente scollegate dalla rete. I dispositivi e i sensori intelligenti collegati in rete possono migliorare l’efficienza energetica dei prodotti di consumo e degli edifici monitorandone il consumo in tempo reale.

Combinazione di una cella solare multigiunzione e di una batteria a doppio ione

I ricercatori hanno sviluppato un metodo scalabile per la fotobatteria che consente di produrre celle solari organiche con cinque strati attivi.

Wessling ha spiegato: “Il sistema raggiunge tensioni relativamente elevate, pari a 4,2 volt, con questa cella solare”.

Il team ha combinato questa cella solare multigiunzione con una cosiddetta batteria a doppio ione, che è in grado di essere caricata ad alte correnti, a differenza dei catodi delle batterie al litio convenzionali. Con un attento controllo dell’intensità dell’illuminazione e dei tassi di scarica, una fotobatteria così costruita è in grado di caricarsi rapidamente in meno di 15 minuti con capacità di scarica fino a 22 milliampereora per grammo (mAh g-1).

In combinazione con un potenziale di scarica medio di 3,6 volt, i dispositivi possono fornire una densità energetica di 69 milliwattora per grammo (mWh g-1) e una densità di potenza di 95 milliwatt per grammo (mW g-1).

“Il nostro sistema pone quindi le basi per una ricerca più approfondita e per ulteriori sviluppi nel campo delle fotobatterie organiche”, ha dichiarato Wessling.