KIRIGAMI: L’ARTE GIAPPONESE NEI PANNELLI SOLARI

Un giovane ricercatore dell’Università del Michigan ha sviluppato una pellicola fotovoltaica sfruttando i principi dell’origami e del kirigami.

Negli Stati Uniti, nel 2014, si è registrato un altro record nella crescita della produzione di energia solare con relative installazioni nel settore privato e commerciale. La scienza si affianca all’industria impegnandosi nell’evoluzione delle fonti rinnovabili con la sperimentazione di nuovi semiconduttori leggeri e performanti.

Strati in arseniuro di gallio e Kapton

I miglioramenti nella tecnologia sostengono la diffusione del solare, ma si sa che i pannelli aumentano il loro rendimento quando sono dotati di un sistema motorizzato in grado di adeguarsi ai cambi di esposizione ai raggi. Queste apparecchiature sono costose e troppo ingombranti per essere collocate sui tetti o sui veicoli e si cercano soluzioni alternative.

Aaron Lamoureux - University of Michigan

Aaron Lamoureux

Aaron Lamoureux, dell’Università del Michigan, ha avuto la brillante intuizione di studiare la combinazione di sottili membrane applicando la tecnica del kirigami. Il gruppo di lavoro, coordinato dal Professor Max Shtein e composto anche da Kyusang LeeMatthew Shlian e Stephen R. Forrest, ha progettato un dispositivo formato da un semplice kirigami, con delle aperture lungo la superficie del materiale plastico Kapton, integrato con uno strato di arseniuro di gallio con proprietà elettriche e meccaniche.

Kirigami con materiali compositi

L’origami è l’antica arte di creare figure piegando la carta, mentre con il kirigami (dal giapponese ”kiru” = tagliare e “kami” = carta) si taglia e si ripiega un foglio. Questa lavorazione consente la costruzione di modelli estensibili le cui caratteristiche ottimizzano i materiali compositi basati su nanotubi di grafene.

Struttura estensibile pellicola fotovoltaica

I ricercatori del Michigan sono riusciti ad inclinare la struttura di supporto sfruttando la flessibilità e le spaccature del rivestimento di base rifilato con precisione da un laser CO2. Il design è stato sviluppato insieme all’artista Matthew Shlian che ha elaborato uno schema che da piatto diventa tridimensionale per seguire la fonte solare grazie al movimento all’unisono delle varie parti. Il test effettuato in Arizona ha generato energia con un incremento del 36% rispetto ad un pannello tradizionale confermando le potenzialità per dispositivi portatili, veicolisatelliti ed in futuro installazioni edilizie.

Spessore tagli ed inclinazione

Questo tipo di realizzazione è ancora allo studio per verificare la fattibilità ed il rendimento su grandi estensioni, ma la pubblicazione sulle più importanti riviste scientifiche attesta la validità della ricerca ed apre nuove strade.


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Foto di: AARON LAMOUREUX – UNIVERSITY OF MICHIGAN

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