Oggi “parliamo” di celle solari

Citizen è ormai da anni assurta ad azienda leader nel campo dell’orologeria, per le sue peculiarità e caratteristiche di affidabilità e precisione. E’ innegabile che recentemente una parte del suo successo vada attribuito alle sue innovazioni tecnologiche, prima tra tutte quella inerente allo sfruttamento dell’energia solare applicato all’orologeria. In altre parole le sue collezioni “Eco-Drive”.

ecodrive_logo

Per meglio apprezzare questi piccoli miracoli della tecnica, mi pare opportuno dedicare uno spazio all’approfondimento della conoscenza delle celle solari, che, pur non essendo un’invenzione di Citizen, così bene vengono sfruttate nel campo orologiero.

La cella solare è un componente elettronico a base di silicio, il cui atomo conta 14 elettroni.

Immaginiamo la sua struttura atomica come un microscopico sistema solare il cui “sole” sia ovviamente al centro e attorno ad esso ruotino 14 pianeti. Ebbene: il “sole” sarebbe il nucleo dell’atomo, mentre i pianeti sarebbero gli elettroni.

Esistono in natura elementi che hanno una buona predisposizione a “perdere”, o meglio, cedere gli elettroni più distanti dal nucleo: questi elementi sono detti “conduttori”. Altri che assolutamente sono restii, e sono chiamati “isolanti”. Altri ancora, in determinate condizioni sono propensi ed in altre no, e sono conosciuti come “semiconduttori”.

Il silicio appartiene a quest’ultima categoria: i suoi quattro elettroni più esterni hanno la prerogativa di sapersi svincolare dal nucleo (e quindi cedere energia) se sottoposti ad un adeguato intervento energetico esterno, in questo caso l’energia solare o luminosa in genere.

Questa caratteristica di alcuni elementi era già stata notata nella prima metà dell’Ottocento, riferita però in modo particolare al selenio.

Bisogna attendere solo fino agli anni ’50 del secolo scorso perché il fisico G.Pearson noti le particolari attitudini del silicio. Da allora gli esperimenti si sono moltiplicati. Oggi la tecnica riferita all’energia solare può a buona ragione considerarsi fuori dal campo esclusivamente sperimentale, avendo raggiunto grande credibilità e affidabilità.

La cella solare è costituita da tre parti: una base metallica, uno strato del semiconduttore, ed un altro strato metallico così fine da essere trasparente.

Naturalmente sia la descrizione fisica che quella tecnica sono estremamente semplificate perché questo non è un blog di fisica atomica, e quindi non sono stati menzionati ad esempio gli altri semiconduttori che vengono affiancati al silicio per agevolare l’interscambio di elettroni, o altri importanti accorgimenti scientifici e costruttivi: a noi basta sapere a grandi linee come funziona il gioiellino che portiamo al polso.

Illuminando lo strato semiconduttore questo libera elettroni (i quali hanno carica elettrica negativa) che vanno a caricare negativamente lo strato trasparente metallico, lasciando l’atomo di silicio a questo punto con una carica positiva: avremo così i tre starti rispettivamente di polarità alternate (base negativa, semiconduttore positivo, strato trasparente negativo) innescando così la circolazione degli elettroni.

Citizen, come abbiamo appreso dall’ottimo post di Marco Parravicini, ha un esperienza di trentaquattro anni nel campo, avvicendando diverse generazioni di celle solari e di soluzioni tecnologiche. Sedici anni orsono è nato infine il progetto “Eco-Drive”.

Il vero miracolo della casa nipponica risiede nella sua capacità di produrre circuiti elettronici e parti meccaniche che unite danno vita ad un orologio in grado di richiedere un assorbimento quasi insignificante, consentendo quindi il massimo sfruttamento dell’energia luminosa che viene poi trasformata dalla cella, residuandone addirittura per caricare appositi accumulatori, i quali garantiscono all’orologio una carica abbastanza vicina a poter essere definita inesauribile.

Non bisogna confondere però l’alta affidabilità del sistema a carica solare, con altri fattori che ne sono completamente estranei.

Anche gli orologi Eco-Drive hanno una parte meccanica ed una parte elettronica indipendenti dal sistema di carica. Questo per dire che, seppur con meno frequenza rispetto agli standard abituali negli orologi meccanici, anche gli Eco-Drive potrebbero essere soggetti ad una revisione della parte propriamente meccanica. Il meccanismo infatti, se non è al massimo dell’efficienza, potrebbe richiedere una maggiore quantità di energia, crescerebbe l’assorbimento e quindi l’accumulatore sarebbe maggiormente sollecitato, così come succederebbe ad un normale orologio al quarzo. La differenza risiede nel fatto che in quest’ultimo tutto ciò si tramuterebbe in una durata insufficiente della batteria.

In altre parole dopo diversi anni di utilizzo, anche le parti meccaniche dell’Eco-Drive andrebbero revisionate.

Questo è un particolare che spesso viene dimenticato. Non fa però che confermare che nell’immaginario popolare i Citizen Eco-Drive sono considerati quasi orologi eterni e indistruttibili.

Oggi le celle solari sostituiscono i quadranti degli orologi Citizen, riuscendo quindi a non sottrarre spazio prezioso, con la conseguenza di un risultato armonico anche dal punto di vista estetico.

Per finire uno spunto di riflessione: nel panorama mondiale dell’orologeria, l’affidabile sistema Eco-Drive non ha quasi concorrenti! Secondo voi cosa significa?

Articoli Corellati:

  1. Oggi parliamo di impermeabilità

9 Commenti nel post “Oggi “parliamo” di celle solari”

  1. @Enrico

    Post illuminante, non vedo l’ora di conoscerti. :)

  2. [...] aver sviscerato tutti i segreti delle celle solari, occupiamoci oggi del componente a loro più attinente: [...]

  3. NEL SITO HO LETTO DELLA TECNOLOGIA ECO DRIVE DUO, MA NON ESISTONO PIU’ MODELLI CON LA “DOPPIA ALIMENTAZIONE”? COME MAI SECONDO TE?
    CIAO E COMPLIMENTI PER L’EXCURSUS

  4. Ciao davidecristiano.fabbri,
    in effetti al momento non esistono nuovi “Eco-Drive duo” in catalogo.
    Posso esprimerti quella che è la mia personalissima opinione sul motivo: la doppia alimentazione era ritenuta necessaria per sopperire alla sensibilità solo discreta delle prime generazioni di celle solari. Oggi l’affidabilità di queste ultime e l’utilizzo degli accumulatori di nuova concezione garantiscono una produzione e uno stoccaggio di energia assolutamente sufficienti.
    A ciò va aggiunto che la tecnologia “duo” implica l’utilizzo di maggiori parti meccaniche e cinetiche, che rispetto alle tecnologie “solid state” sono più sensibili agli urti.
    Capisco comunque l’interesse per questa tecnologia che è molto affascinante.

  5. Secondo te nn varrebbe la pena averne uno per “collezione”? ho anche letto di un vecchio citizen thermo (BQ1000-69A) ed uno vitro (BL2000-57L). Di quest’ultima tecnologia ho letto a proposito di 3 prototipi presentati l’anno scorso a basilea (ring,dome,vitro). Cosa sai dirci? grazie, davide

  6. Ciao davide.
    Sia “Thermo” che “Vitro” non sono più commercializzati in Italia, e quindi si trovano con difficoltà.
    Si tratta di tecnologie che, a mio parere, la grande affidabilità dell’”Eco-Drive di ultima generazione ha by-passato, almeno per il momento (anche per l’alto divario del rapporto qualità-prezzo).
    Per quanto riguarda il “Thermo”, si basa sulle termocoppie formate da 1242 semiconduttori che rilevano la differenza di temperatura tra il fondello della cassa (a contatto Con il polso) e la parte superiore dell’orologio (esposto all’aria).
    E’ sufficiente un divario di 1 C° per innescare una circolazione di elettroni e quindi la produzione di energia (fenomeno di seeback).
    Per quanto riguarda il “Vitro”, si può semplificare una descrizione dicendo che in questa tecnologia la cella solare è il vetro, e non il quadrante.
    Circa il consiglio per la collezione, il mio suggerimento spassionato è il seguente: certamente sono orologi che non sfigurerebbero: hanno un loro “perchè”!
    Personalmente, però, indirizzerei l’attenzione su collezioni che hanno fatto maggiormente la storia di Citizen.
    Salutissimi.

  7. oh enrico, mi sono accorto di “sfinirti” addirittura su 2 blog diversi..se pazienti, ti riproporrei la domanda sui 3 di basilea, perchè mi sembra che non siano in circolazione ma mi sembrano abbiano un bel perchè e poi non capisco se il vitro è una nuova versione dell’eco-drive vitro citato.
    Personalmente, però, indirizzerei l’attenzione su collezioni che hanno fatto maggiormente la storia di Citizen: NON PUOI LASCIARMI COSI’! Per ora ho l’E2100, il Field titanio black ed il diver’s 300m titanio.

  8. Ciao davide.
    L’”Eco-Drive Vitro” (o “Vitro” come io l’ho chiamato: è lo stesso modulo)rappresenta l’ennesimo tentativo di stupire a cui Citizen ci ha abituato!
    Come abbiamo visto sul post, la cellula solare è composta, tra l’altro, anche da uno strato trasparente metallico che copre il semiconduttore, a sua volta sovrapposto ad una base in metallo.
    Ebbene, in “Vitro” lo strato metallico trasparente è così “invisibile” da essere il vetro dell’orologio.
    Per quanto riguarda gli orologi che hanno fatto la storia di Citizen, radiocontrollati a parte, mi riferivo ai “Repeater”, o ai “Calendar Perpetual” o al “Campanula” in serie limitata, ecc., tanto per citarne alcuni.
    Ciaoo

  9. gentilissimo, grazie!

Lascia un commento