Un equip de la Universitat juntament amb 23 experts internacionals impulsen un mètode estandarditzat per millorar l’eficàcia i eficiència d’aquests dispositius

Els dispositius portàtils flexibles, coneguts també com a FlexPVs, tenen un gran potencial en múltiples aplicacions: tecnologia portàtil, teixits intel·ligents, superfícies corbades com els sostres dels cotxes o aplicacions de baix pes com drons o transport aeroespacial. En els darrers anys els FlexPVs han fet grans avenços en eficiència, arribant a una potència molt propera a les plaques solars rígides. Però l’absència d’un protocol estandarditzat per avaluar la seva estabilitat i rendiment mecànic dificulta la comparació i l’avaluació de la flexibilitat i lleugeresa i el desenvolupament d’aquests dispositius amb garanties d’eficiència i durabilitat en condicions reals d’ús, i això limita el seu disseny i desenvolupament.

Ara, la Universitat Rovira i Virgili (URV) ha liderat un equip de 23 persones de 12 països, expertes en energia fotovoltaica i rendiment mecànic, que ha dissenyat un protocol de proves unificat amb l’objectiu de millorar la coherència a l’hora d’avaluar les cel·les i panells solars flexibles. Es tracta d’un protocol pioner, que “posa l’accent en mesurar l’eficiència al llarg de 1.000 cicles de flexió sota una tensió de l’1%, una fita per mesurar la resistència mecànica d’aquests dispositius”, explica Lluís F. Marsal, investigador del Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica de la URV.

Aquest nou mètode estandarditzat, que ha publicat al detall la revista Nature Energy, també proposa mètodes per avaluar la flexibilitat en diverses condicions ambientals i l’ús d’encapsulament per protegir els dispositius de la degradació provocada per condicions d’humitat i temperatura.

Segons l’equip investigador, aquest nou protocol ajudarà a establir un estàndard en l’avaluació dels dispositius solars flexibles com fotodetectors i supercondensadors, i això facilitarà el seu ús segur en una àmplia gamma d’aplicacions amb pràcticament la mateixa eficiència que els dispositius rígids.

L’equip d’experts ha estat liderat per Kenjiro Fukuda, del Centre RIKEN de Ciència de Matèria Emergent de Saitama-Japó, i Osbel Almora, investigador Juan de la Cierva de la URV i administrador del consorci Emerging-PV.org. També ha comptat amb la contribució de Lluís F. Marsal, catedràtic i líder del grup de Nanoelectrònica i Sistemes Fotònics de la URV i pioner en investigacions fotovoltaiques de cel·les solars orgàniques.

Més versatilitat, eficiència similar

Els dispositius fotovoltaics flexibles es diferencien dels rígids en la seva estructura, materials i potencial d’aplicació. Mentre que les plaques solars rígides estan fetes majoritàriament de silici i es col·loquen en superfícies fixes com el terra, teulades o terrats, els FlexPVs utilitzen altres materials que els permet ser molt més versàtils: poden doblegar-se i adaptar-se a superfícies corbes sense perdre pràcticament eficiència. A més, són molt més lleugers que els rígids i això les fa ideals per a plicacions on el pes és un factor limitant, com per exemple en drons, roba intel·ligent, dispositius mèdics portàtils o tecnologia d’Internet de les Coses.

La mecànica d’aquests dispositius flexibles també els permet suportar condicions més extremes de moviment i flexió, i això obre la porta a aplicacions com el transport aeroespacial o els automòbils amb superfícies corbes.

Aquest protocol és el primer intent d’estandarització entre els camps de la fotovoltaica i l’electrònica flexible, dues comunitats científiques que fins ara han tingut poca interacció. Aquest, per tant, és un punt de partida que pot ser adaptat a altres dispositius flexibles més endavant. “El progrés d’aquests dispositius demanarà nous protocols amb formes més adequades de provar les cèl·lules solars flexibles del futur, incloent, per exemple, propietats d’estabilitat, torsió i adhesió”, conclou l’investigador.

Referència bibliogràfica: Fukuda, K., Sun, L., Du, B. et al. A bending test protocol for characterizing the mechanical performance of flexible photovoltaics. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01651-2v