Cristalli di kesterite per sostituire i materiali tossici nei pannelli fotovoltaici

PANNELLI SOLARI INQUINANTI

Il fatto che la produzione di energia solare tramite pannelli fotovoltaici sia di origine rinnovabile non deve confondere e non deve portare all'errore di ritenere che l'installazione degli impianti possa avvenire senza conseguenze per l'ambiente: anche la produzione di energia fotovoltaica ha un costo in termini di inquinamento ambientale, del quale ci si renderà davvero conto tra una ventina d'anni, quando arriveranno al termine del proprio ciclo vitale i moltissimi impianti figli del boom di installazioni che ha caratterizzato il recente periodo.

Il principale problema relativo ai pannelli fotovoltaici, infatti, riguarda lo smaltimento: le preoccupazioni crescono ulteriormente quando si fa riferimento ad un particolare tipo di pannello fotovoltaico, quello contenente silicio amorfo. Tale tipo di struttura contiene telluro di cadmio, sostanza tossica che deve venire trattata come rifiuto speciale, talvolta presente in combinazione con l'altrettanto dannoso esafluoruro di zolfo. Il problema appare tanto più rilevante se si considera che i pannelli fotovoltaici in silicio amorfo sono tra i più economici attualmente presenti sul mercato, dunque di grande diffusione.

KESTERITE IN RISPOSTA ALLE ESIGENZE DI COSTI, REPERIBILITA' E IMPATTO AMBIENTALE

Per queste ragioni, la ricerca recentemente presentata da un gruppo di studiosi francesi sui cristalli di kesterite appare di enorme rilevanza: il materiale potrebbe sostituire gli altri elementi tossici attualmente utilizzati nella realizzazione di pannelli di silicio amorfo. Lo studio si è concentrato nella ricerca di risposta ad una doppia necessità: quella di utilizzare materiali non tossici e facilmente smaltibili, ma che siano anche di facile reperimento e dal costo contenuto, per evitare l'impennata del prezzo del prodotto finito.

La soluzione sembra essere stata trovata nei solfuri contenenti materiali di carattere comune, vale a dire stagno, zinco e rame. Il materiale, chiamato kesterite, è in grado di rispondere alle esigenze sopra indicate e di garantire una buona efficienza nell'assorbimento della luce solare. Fino ad oggi, il principale limite della kesterite è stato quello di non poter provvedere alla convenzionale diffrazione dei raggi X, a causa dello zinco e del rame contenuti in essa. I ricercatori dell'Università di Nantes, però, hanno dimostrato che è possibile ottenere la risonante diffrazione di un singolo cristallo di questo semiconduttore.

INNOVATIVO PROCESSO DI LAVORAZIONE

Tale caratteristica è stata ottenuta portando ad elevate temperature una sintesi ceramica dei principali componenti della kesterite, per poi portare il tutto a congelamento dopo 96 ore, in modo tale da bloccarne la struttura chimica emersa con il calore. Sono così stati ottenuti singoli cristalli in grado di operare la diffrazione necessaria, i quali sono stati poi ulteriormente lavorati in modo tale da svolgere la loro azione su uno spettro sufficiente di frequenze luminose. La principale differenza della struttura disordinata ottenuta tramite questo particolare processo di lavorazione permette dunque di colmare la principale lacuna della struttura di kesterite ordinata finora conosciuta ed utilizzata, nella quale zinco e rame provocano la dispersione dei raggi X.

Al momento, la ricerca è ancora lontana dall'aver prodotto una differente struttura di kesterite tale da poter trovare immediata applicazione nel campo della produzione di energia fotovoltaica, tuttavia i ricercatori di Nantes hanno aperto una importante strada, indicando la possibile direzione per la futura ricerca: la kesterite potrebbe presto diventare a tutti gli effetti la soluzione ai problemi che il silicio amorfo comporta nella produzione di energia, tali da fare del fotovoltaico una forma di energia pulita solo in parte. Altrettanto importante è il fatto che si tratterebbe di una soluzione a costo contenuto, tale da poter rendere i pannelli in kesterite competitivi, sul mercato, con i diversi tipi di struttura attualmente in vendita.