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Solare Fotovoltaico

Moduli innovativi

Le tecnologie

Le tecnologie fotovoltaiche sono in continua evoluzione, alla ricerca di materiali sempre più efficienti, economici ed eco-compatibili.

E' probabile che i tradizionali pannelli in silicio (monocristallino, policristallino, amorfo), che oggi dominano il panorama del fotovoltaico, a medio-lungo termine possano cedere importanti quote di mercato a pannelli realizzati con materiali innovativi.

Una caratteristica comune a tutte le nuove soluzioni fotovoltaiche è quella di essere realizzate con la tecnologia a film sottile o thin film.

Uno dei principali vantaggi del film sottile consiste nell'abbandono delle classiche celle formate da "fette" di silicio cristallino, sostituite da una sottilissima pellicola di materiale semiconduttore, dello spessore di qualche millesimo o addirittura milionesimo di millimetro, deposta sul tradizionale supporto vetrato o su rotoli plastici facilmente trasportabili e installabili.

I moduli in silicio amorfo sono attualmente l'unica tecnologia a film sottile pienamente affermata sul mercato.

La ricerca, però, si sta muovendo anche in altre due importanti direzioni:

• i materiali semiconduttori di origine minerale alternativi al silicio

• le celle organiche

Tellururo di cadmio (CdTE)

I moduli in CdTE sono una tecnologia particolarmente promettente, caratterizzata da buoni livelli di efficienza e da costi di produzione competitivi.

I moduli sviluppati dall'azienda italiana ARENDI presentano un'efficienza di circa il 10%, che in futuro potrà probabilmente essere portata fino al 20%.

A differenza del cadmio puro, il tellururo di cadmio è un materiale a bassa pericolosità, che può essere maneggiato senza rischi ma che comunque necessita di un corretto smaltimento e recupero.

Diseleniuro di indio-rame (CIS) e diseleniuro di indio-rame-gallio (CIGS)

La tecnologia CIS è una delle poche alternative al silicio ad avere già una certa diffusione commerciale.
 
Grazie all'utilizzo di un substrato privo di silicio, i costi di produzione sono molto competitivi.
 
I moduli CIS presentano caratteristiche interessanti, con valori di efficienza attorno al 10% e una buona stabilità nel tempo.
 
In particolare, offrono prestazioni superiori alla media in condizioni di scarsa luce e di basse temperature.
 
Con l'aggiunta di gallio, si ottiene la tecnologia CIGS, che presenta valori di efficienza ancora superiori rispetto al CIS.

Arseniuro di gallio (GaAs)
 
Se si guarda unicamente all'efficienza di conversione, la tecnologia GaAs è in assoluto la migliore, con rendimenti elettrici superiori al 25-30%.

 Purtroppo, i costi proibitivi della materia prima ne limitano l'utilizzo alle applicazioni spaziali e a pochi altri apparecchi ad altissima tecnologia.
 
Il fotovoltaico organico
 
Una delle frontiere più interessanti della ricerca sul fotovoltaico riguarda l’utilizzo di composti organici del carbonio.
 
Il principio di funzionamento delle celle organiche imita artificialmente il processo della fotosintesi clorofilliana.
 
Le sperimentazioni si stanno concentrando su un’ampia gamma di materiali, che vanno dai pigmenti a base vegetale, ai polimeri, a materiali ibridi organico/inorganico.
 
L’aspetto più interessante delle celle organiche è che utilizzano al meglio le potenzialità della tecnologia a film sottile: i piccolissimi spessori, pari a pochi milionesimi di millimetro, permettono la realizzazione di pannelli su substrati plastici flessibili e leggeri.
 
 
Si tratta di moduli realizzabili con le metodologie proprie dell’industria della stampa, semplicemente depositando la pellicola fotovoltaica su ampie superfici, evitando tutti i dispendiosi ed energivori trattamenti richiesti dal silicio.
 
Oltre alle caratteristiche di leggerezza e di flessibilità, le celle organiche hanno il vantaggio di poter avere diverse colorazioni, favorendone l’applicazione su superfici di ogni tipo.

Considerando i continui progressi della ricerca, è difficile dare valori precisi sui rendimenti delle celle organiche, che variano anche a seconda della tecnologia e dei materiali utilizzati.
 
Le efficienze al momento più alte (circa l’11%) sono state raggiunte con le celle dye sensitized (DSSC), realizzate con molecole sintetiche e caratterizzate dalla presenza di nanocristalli in biossido di titanio.
 
Le celle completamente organiche, invece, hanno efficienze ancora poco soddisfacenti, ma in prospettiva risultano molto interessanti per la completa eco-compatibilità dei materiali utilizzati.
 
In Italia si sta puntando sulla ricerca nel campo delle celle organiche: in particolare, il Polo Solare Organico della Regione Lazio (C.H.O.S.E. Center for Hybrid and Organic Solar Energy) sta sviluppando con buoni risultati delle celle fotovoltaiche a base di antocianina, sostanza ricavata dal mirtillo.
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