La maggior parte dei pannelli solari sono solidi, il che impedisce all’aria di entrare nella cella e rende difficile il funzionamento della batteria al suo interno. I ricercatori dell'OSU hanno creato un pannello solare a rete, che consente all'aria di raggiungere la batteria. Una volta che l'aria è nella batteria, gli elettroni possono essere trasferiti dal pannello solare all'elettrodo della batteria. La luce e l'ossigeno entrano nel dispositivo e facilitano le reazioni chimiche che caricano la batteria.
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Il pannello solare a rete è realizzato in garza di titanio, che cresce lungo aste verticali di biossido di titanio. Le aste catturano la luce solare, mentre la garza consente il flusso d'aria. La cella solare è collegata alla batteria con tre elettrodi invece di quattro. Il pannello solare a rete è un elettrodo, un sottile foglio di carbonio poroso forma il secondo elettrodo e una piastra di litio diventa il terzo elettrodo. Strati di elettroliti sono incorporati tra ciascun elettrodo, fornendo agli elettroni un percorso da attraversare.
La batteria solare attraversa tre passaggi per sfruttare l’energia del sole: in primo luogo, la luce tocca il pannello solare e produce elettroni. Quindi, all'interno della batteria, gli elettroni aiutano a decomporre chimicamente il perossido di litio, creando ioni di litio e ossigeno. Infine, l'ossigeno si unisce all'aria e la batteria immagazzina gli ioni di litio come litio metallico, una volta che gli elettroni sono stati catturati.
Ogni volta che la batteria si scarica, è necessario ossigeno per creare più perossido di litio e il processo continua. I ricercatori hanno scoperto che quasi il 100% degli elettroni venivano catturati, rispetto all’80% catturato dai tradizionali pannelli solari. La migliore efficienza dovrebbe rendere il nuovo ibrido pannello solare-batteria più attraente per gli acquirenti. I nuovi pannelli sono anche molto più economici da produrre. Uno degli scienziati dietro il progetto, Yiying Wu, professore di chimica e biochimica presso l’Ohio State, afferma di aver ridotto i costi del 25%.
“Lo stato dell’arte consiste nell’utilizzare un pannello solare per catturare la luce e quindi utilizzare una batteria economica per immagazzinare l’energia”, ha detto Wu. “Abbiamo integrato entrambe le funzioni in un unico dispositivo. Ogni volta che puoi farlo, riduci i costi.
Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti finanzia il progetto di ricerca e i suoi creatori affermano di voler concedere in licenza la tecnologia all’industria dei pannelli solari. La nuova batteria solare potrebbe finire presto nelle case e nelle aziende.
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