Dai sistemi di sicurezza domestica connessi tramite Wi-Fi ai servizi igienici intelligenti, il cosiddetto Internet of Things offre personalizzazione e comodità ai dispositivi che aiutano a gestire le case. Ma a ciò si aggiungono cavi elettrici o batterie aggrovigliati che devono essere sostituiti. Ora, i ricercatori che riferiscono Materiali energetici applicati ACS hanno portato la tecnologia dei pannelli solari negli ambienti interni per alimentare dispositivi intelligenti. Mostrano quali sistemi fotovoltaici (PV) funzionano meglio con LED bianchi freddi, un tipo comune di illuminazione interna.
L’illuminazione interna è diversa dalla luce solare. Le lampadine sono più fioche del sole e la luce solare comprende luce ultravioletta, infrarossa e visibile, mentre le luci interne in genere emettono luce da una regione più ristretta dello spettro. Gli scienziati hanno trovato il modo di sfruttare l’energia solare, utilizzando pannelli solari fotovoltaici, ma tali pannelli non sono ottimizzati per convertire la luce interna in energia elettrica. Alcuni materiali fotovoltaici di prossima generazione, compresi i minerali di perovskite e le pellicole organiche, sono stati testati con la luce interna, ma non è chiaro quali siano i più efficienti nel convertire la luce non naturale in elettricità; molti studi utilizzano vari tipi di luci interne per testare fotovoltaici realizzati con materiali diversi. Quindi, Uli Würfel e colleghi hanno confrontato una gamma di diverse tecnologie fotovoltaiche con lo stesso tipo di illuminazione interna.
I ricercatori hanno ottenuto otto tipi di dispositivi fotovoltaici, che vanno dal tradizionale silicio amorfo alle tecnologie a film sottile come le celle solari sensibilizzate con coloranti. Hanno misurato la capacità di ciascun materiale di convertire la luce in elettricità, prima sotto la luce solare simulata e poi sotto una luce LED bianca fredda.
- Le celle fotovoltaiche al fosfuro di gallio indio hanno mostrato la massima efficienza sotto la luce interna, convertendo quasi il 40% dell’energia luminosa in elettricità.
- Come i ricercatori si aspettavano, le prestazioni del materiale contenente gallio alla luce del sole erano modeste rispetto agli altri materiali testati a causa del suo ampio intervallo di banda.
- Un materiale chiamato silicio cristallino ha dimostrato la migliore efficienza sotto la luce solare, ma era nella media sotto la luce interna.
Il fosfuro di gallio indio non è stato ancora utilizzato nelle celle fotovoltaiche disponibili in commercio, ma questo studio ne sottolinea il potenziale oltre l’energia solare, dicono i ricercatori. Tuttavia, aggiungono che i materiali contenenti gallio sono costosi e potrebbero non servire come prodotto di massa praticabile per alimentare i sistemi domestici intelligenti. Al contrario, le celle fotovoltaiche minerali a base di perovskite e a film organico sono meno costose e non presentano problemi di stabilità in condizioni di illuminazione interna. Inoltre, nello studio, i ricercatori hanno identificato che parte dell’energia luminosa interna produce calore anziché elettricità, informazioni che aiuteranno a ottimizzare i futuri impianti fotovoltaici per alimentare i dispositivi interni.
Gli autori riconoscono i finanziamenti del Consiglio di ricerca in ingegneria e scienze fisiche (Regno Unito), del Fondo europeo di sviluppo regionale, dell’Ufficio europeo di finanziamento gallese, della First Solar Inc., del Ministero federale tedesco per gli affari economici e l’energia e della Fondazione tedesca per la ricerca.
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