- Cosa sono le celle solari sferiche?
- Come funziona Sphelar?
- Perché può superare i pannelli tradizionali?
- Dove può essere usata davvero?
Che cos’è Sphelar e perché può rivoluzionare l’energia solare?
Per oltre un secolo, l’energia solare è stata associata quasi esclusivamente a pannelli fotovoltaici piatti, installati sui tetti o in grandi campi aperti. Questo modello nasce nel 1883, quando l’inventore Charles Fritts realizzò uno dei primi pannelli solari rigidi, progettati per funzionare al meglio con la luce diretta e perpendicolare.
In Giappone, gli ingegneri della Kyosemi Corporation hanno deciso di mettere in discussione questo paradigma. Il risultato è Sphelar, una famiglia di celle solari sferiche in miniatura, capaci di raccogliere luce da più direzioni contemporaneamente. Una tecnologia che amplia le possibilità di integrazione del fotovoltaico, dagli edifici urbani ai piccoli dispositivi elettronici.
Perché i pannelli solari tradizionali hanno limiti strutturali?
Le prime celle fotovoltaiche sono state progettate per ricevere un flusso luminoso stabile su una superficie piatta. Questa configurazione è efficace quando i pannelli possono essere orientati verso il sole, ma perde efficienza in presenza di nuvole, ombre, riflessi urbani o superfici esposte in modo non ottimale.
Nella realtà quotidiana, la radiazione solare raramente arriva in linea retta. La luce si riflette su vetri, acqua e asfalto, viene diffusa dalle nuvole e colpisce le superfici da angolazioni diverse. Da questa osservazione nasce la domanda chiave: perché le celle solari dovrebbero sfruttare solo una parte della luce disponibile?
Come nasce la tecnologia delle celle solari sferiche?
La risposta prende forma grazie al lavoro dell’ingegnere Shuji Nakata, responsabile dello sviluppo di Sphelar. La sfida principale era produrre in grandi quantità microsfere di silicio quasi perfettamente rotonde.
Il Giappone disponeva già del Japan Microgravity Center (JAMIC), un centro di ricerca ricavato da una miniera dismessa, utilizzato per esperimenti in microgravità. Qui, capsule sigillate contenenti silicio fuso venivano lasciate cadere lungo un profondo pozzo verticale.
Durante la caduta, il materiale si trasformava in gocce sferiche, che si solidificavano in sfere di silicio ideali per applicazioni fotovoltaiche. Successivamente, grazie alle competenze di optoelettronica, veniva creata una giunzione P-N all’interno di ogni sfera, rendendola capace di generare corrente elettrica.
Come funziona Sphelar e perché cattura luce da ogni direzione?
Una volta definita la struttura di base, Kyosemi ha iniziato a collegare numerose sfere in serie, creando moduli solari simili, nel principio, ai pannelli tradizionali. Ogni sfera Sphelar ha un diametro compreso tra 1 e 2 millimetri, ma la sua forma tridimensionale consente di assorbire luce diretta, riflessa e diffusa durante gran parte della giornata.
Questo significa maggiore continuità di produzione anche con sole basso, cielo coperto o in ambienti urbani complessi. La luce che normalmente andrebbe persa su facciate, balconi o superfici curve può essere convertita in energia rinnovabile. Inoltre, le celle sferiche possono essere integrate in materiali trasparenti o strutture curve, impossibili da realizzare con pannelli piatti.
Quali applicazioni apre il fotovoltaico sferico Sphelar?
I primi prototipi hanno dimostrato che le celle solari sferiche possono generare elettricità in modo affidabile, introducendo un approccio tridimensionale al fotovoltaico avanzato. Questi risultati hanno portato Kyosemi ad aprire nel 1998 un proprio Microgravity Laboratory e ad avviare la produzione sperimentale su scala più ampia.
Negli anni successivi, Sphelar è diventato un marchio registrato e sono iniziate le forniture di moduli dimostrativi a partner industriali. La Sphelar Power Corporation, società spin-off, ha trasformato la tecnologia in prodotti concreti come elementi edilizi trasparenti, lanterne compatte e soluzioni per dispositivi a basso consumo che sfruttano la luce ambientale.
Sphelar può sostituire i pannelli solari tradizionali?
I pannelli solari tradizionali continueranno a essere centrali negli impianti su larga scala e sui grandi tetti. Tuttavia, le celle solari sferiche offrono una nuova cassetta degli attrezzi per contesti dove lo spazio è limitato, come centri urbani densamente popolati, architettura sostenibile e dispositivi elettronici intelligenti.
La descrizione tecnica e lo sviluppo di questa tecnologia sono documentati da Kyosemi Corporation e Sphelar Power Corporation, che continuano a promuovere un’evoluzione concreta dell’energia solare oltre il concetto tradizionale di pannello piatto.