Le celle solari diventano economiche con il silicio impuro

Fari puntati sul fotovoltaico, che diventa sempre più territorio di ricerca in tutto il mondo con l'obiettivo di renderlo competitivo sul mercato. Per riuscire in questa prospettiva è assolutamente necessario battere nuove strade per poter ridurre i costi delle materie prime che vengono utilizzate per le celle solari. Soprattutto negli ultimi anni i ricercatori sono al lavoro su più fronti, ma per ottenere la competitività sul mercato è necessario cercare di utilizzare celle dalla stessa capacità di quelle che abbiamo oggi, solo con l'impiego di minori quantità di silicio, che resta il materiale capace di incidere sui prezzi. 

Ma sono stati i ricercatori della Norwegian University of Science and Technology, al lavoro su questa impresa da diversi mesi, che si stanno avvicinando all'obiettivo prefissato. La squadra dei fisici coordinata dalla dottoressa Ursula Gibson del Dipartimento di Fisica della NTNU, è infatti riuscita nell'intento della realizzazione di alcune celle fotovoltaiche più economiche, che hanno "la caratteristica di avere una resa molto efficiente utilizzando maggiori quantità di silicio impuro rispetto agli standard attuali." Utilizzare silicio con un tasso maggiore di impurità si tramuta nell'aver bisogno di quantita inferiori di silicio puro, materia che monopolizza attualmente il prezzo definitivo dei pannelli solari che abbiamo a disposizione. Il processo produttivo messo in essere dai ricercatori della Norwegian Universit utilizza quantità più ridotte di materie prime di altà qualità (e quindi costose), con la conseguenza che sono richiesti meno passaggi, e in definitiva si ottiene nell'insieme un consumo energetico inferiore. Questa tecnica di lavorazione è basta sulla creazione di celle solari con un silicio che è mille volte più impuro rispetto alle percentuali richieste dal moderno processo industriale. Un nucleo di silicio (con un diametro di trenta millimetri) è stato inserito all'interno di un tubo di vetro esposto poi al calore: come conseguenza il silicio si scioglie e ammorbidisce il vetro. Le celle sono rese fino a cento volte più sottili da questo sistema di riscaldamento ed espansione delle fibre.

(le nuove celle solari a silicio impuro)

Come ha spiegato la professoressa Gibson, il silicio puro non dovrà più essere impiegato grazie al nuovo metodo produttivo. Si tratta di una materia prima che è ricavata da un lungo processo dagli alti costi economici. Si ha quindi oggi la scelta di impiegare un silicio anche molto impuro, che verrà poi purificato durante il processo di fusione e risolidificazione delle fibre. Questo significa risparmiare energia e tagliare diverse fasi del processo produttivo. Secondo le aspettative produrre le nuove celle solari con tale sistema permetterà di risparmiare un terzo dell'energia necessaria con le tecniche attuali. Il secondo passo che devono affrontare ora i ricercatori è quello di lavorare sul miglioramento dell'efficienza delle celle solari prodotte con il silicio impuro, poiché il prototipo realizzato arriva al 3,6%, mentre le celle sul mercato raggiungono una percentuale de 18%.

Dunque, una tecnologia in continua rivoluzione per il fotovoltaico, quasi una sfida tra i ricercatori, impegnati su più fronti. È da poco stato scoperto anche un materiale dalla capacità di modificare le proprie caratteristiche per adattarsi alla luce e massimizzare la produzione dell'energia solare, metodo messo a punto dalla start up Glint Photonics e finanziato dal programma ARPA-E. Il potere riflettente di questo nuovo materiale si modifica seguendo la luce solare, in modo da catturare l'irradiamento proveniente da diversi angoli: ciò permette di sostituire gli attuali sistemi di tracciamento della luce solare che sono utilizzati per aumentare l'efficienza degli impianti, il che si traduce in un abbattimento dei costi. Soltanto con questo processo è possibile utilizzare celle più piccole e meno dispendiose. Anche se c'è da sottolineare che il nuovo metodo ha bisogno di una serie di specchi o lenti che si spostano mentre il sole avanza, annullando il risparmio per la necessità di avere un sistema di monitoraggio a specchi.