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Schermi OLED con celle solari per smartphone più efficienti

Schermi per cellulari con celle solari integrate. Un team dell’Università di Cambridge, guidato da Arokia Nathan, sta lavorando con un obiettivo preciso: ridurre la frequenza con cui ricarichiamo i nostri cellulari.

Arman Ahnood, parte del team, ha spiegato durante il meeting Materials Research Society di Boston che il team ha realizzato un prototipo in grado di convertire la luce ambientale in elettricità servendosi di un insieme di celle solari composte da una sottile pellicola di silicio amorfo idrogenato, pensata per essere inserita all’interno dello schermo.
La cella fotovoltaica si avvantaggia dell’area relativamente grande degli schermi degli smartphone, che nella stragrande maggioranza dei casi vanno dai 3,5 e i 5 pollici.

Secondo Ahnood, in uno schermo OLED solo il 36% della luce generata è proiettata “fuori” dallo schermo. La maggior parte “sfugge” ai bordi degli OLED, e sostanzialmente si perde inutilmente. Così i ricercatori dell’Università di Cambridge hanno deciso di sfruttare questa luce sprecata inserendo sottili pellicole di celle fotovoltaiche anche intorno ai bordi dello schermo.

Per far funzionare il dispositivo gli studiosi hanno dovuto aggirare un problema: le fluttuazioni nella tensione fornita dalla cella solare, che avrebbe potuto danneggiare la batteria del telefono. Per questo hanno progettato un circolo con transistor thin-film per appianare i picchi di tensione e ottenere elettricità in modo più efficiente.

Anziché caricare la batteria direttamente – cosa che avrebbe richiesto la progettazione di una circuiteria complessa – i ricercatori hanno integrato un supercondensatore thin-film per fare da “filtro” sull’archiviazione di energia.
La combinazione di tutti questi componenti ha permesso al sistema di raggiungere un’efficienza dell’11%, con picchi fino al 18%.

Se il sistema di celle fotovoltaiche converte il 5% della luce ambientale in l’elettricità, quello di raccolta può generare fino a 165 microwatt per centimetro quadrato nelle condizioni di giusta illuminazione. Per uno schermo da 3.7 pollici, equivale a un’energia massima di 5 milliwatt. Poco.
Esistono soluzioni basate su regolatori di tensione CMOS “switch mode” che offrono un’efficienza maggiore, ma non sono compatibili con le tecnologie thin-film usate per gli schermi degli smartphone.

Inoltre i dispositivi thin-film possono essere realizzati a temperature inferiori a 150° su plastica leggera, e questo consente di usarli in prodotti come i telefoni cellulari, in cui ogni grammo ha un impatto.
Tuttavia, come emerge, c’è ancora tanto lavoro da far per consentire a un telefono di autoalimentarsi. Gli sprechi però non mancano: si potrebbe usare la vibrazione dei messaggi per archiviare energia, e magari anche quella della riproduzione audio. Arriveremo ad avere un telefono che non dovremo collegare alla presa di corrente? Certamente. Il problema non è infatti se ci arriveremo, ma quando.