Le nuove celle fotovoltaiche a film sottile ad alto rendimento energetico

I pannelli fotovoltaici a film sottile sono delle strutture che si avvicinano molto alla tipologia di cella inorganica con struttura cristallina a base di silicio. La differenza fondamentale è che i pannelli a film sottile hanno uno spessore estremamente ridotto e sono in grado di essere recettive alle radiazioni luminose anche in condizioni di luce diffusa.

Le prestazioni delle celle a film sottile non sono mai state troppo elevate, si aggiravano intorno al 6% ed è stato così per oltre 30 anni. Le ultime sperimentazioni, però, hanno cambiato radicalmente la prospettiva di questa tecnologia, innalzandone, appunto, il suo rendimento energetico.

Moduli fotovoltaici a film sottile

(Moduli fotovoltaici a film sottile)

Nello specifico, i moduli fotovoltaici a film sottile si possono differenziare sia per il tipo di supporto che hanno oppure per i materiali semiconduttori depositati sul film.

I tipi di supporto possono essere due, di tipo vetroso oppure in materiali plastici. Il primo caso corrisponde un uso tradizione di pannelli rigidi e installabili all'aperto, mentre il secondo materiale rende i moduli molto flessibili e quindi adattabili a superfici dalla conformazione non regolare.

materiali semiconduttori che si possono depositare sul film sono molti vari, e si può fare l'esempio del silicio amorfo, del tellururo di cadmio, del solfuro di cadmio e altri ancora. In base al tipo di materiale che viene depositato possono cambiare le prestazioni a livello di efficienza energetica, la struttura interna e i costi di produzione.

I moduli fotovoltaici a film sottile vengono realizzati depositando il materiale semiconduttore su un supporto (vetroso o polimerico) e il prodotto risultante è un pannello monolitico. Questo significa che non è necessario aggregare più celle all'interno di uno stesso pannello, come avviene per i pannelli con strutture cristalline, questa, infatti, risulta essere la principale differenza fra le due tecnologie.

Per quanto riguarda il rendimento, le sperimentazioni attualmente in atto hanno alzato le caratteristiche di questo tipo di moduli.

Moduli fotovoltaici a film sottile

(Moduli fotovoltaici a film sottile)

Presso l'Imem-Cnr di Parma (Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche) queste celle vengono brevettate con un composto molto particolare, ovvero il Cigs (rame, indio e gallio). Il vantaggio è che le celle presentano un gran numero di substrati nel film e possono raggiungere alti rendimenti anche a basse temperature.

È proprio questo materiale che permette di alzare il rendimento energetico delle celle ma, essendo molto difficile da sintetizzare chimicamente, un secondo, ma non secondario, scopo della sperimentazione è quello di abbassare i costi di produzione.

L'efficienza energetica di questo nuovo prodotto si aggira intorno al 15%, notevolmente più alta del passato. La tecnica utilizzata dai ricercatori è quella di utilizzare delle scariche elettriche controllate. Queste scariche elettriche, e il calore da esso generato, trasformano il composto in vapore che può essere subito trasferito sulla superficie della cella.

Massimo Mazzer, uno dei ricercatori dell'Imem-Cnr, dice al proposito "Nei laboratori dell'Imem siamo riusciti a controllare le proprietà termodinamiche di queste nuvole di atomi generate dagli impulsi elettronici fino a ottimizzare la formazione e la crescita del film sottile".

Moduli fotovoltaici a film sottile

(Moduli fotovoltaici a film sottile_Differenza con i moduli a struttura cristallina)

Una seconda sperimentazione sempre sull'argomento è riuscita a far raggiungere ai moduli fotovoltaici a film sottile un'efficienza ancora più elevata, che si aggira interno al 20,4% e il centro di ricerca è il ZSW (Zentrum für Sonnenenergie-und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg di Stoccarda). Qui il materiale utilizzato è stato il composto CIGS (Copper Indium Gallium (di)Selenide, seleniuro di rame indio gallio) è la tecnica di realizzazione utilizzata in laboratorio è l'evaporazione simultanea.

Michael Powalla, capo della divisione fotovoltaico presso l'istituto di ricerca, spiega: "Il nostro nuovo record dimostra che la tecnologia a film sottile CIGS ha ancora da sfruttare un potenziale sia tecnologico che economico".

AutoreDott.ssa Chiarina Tagliaferri

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