Ricerca svizzera, i pannelli del futuro: più efficienti e meno costosi grazie ai materiali usati

IL FOTOVOLTAICO OGGI

Il mercato delle energie rinnovabili è in costante crescita e con esso anche la ricerca tecnologica avanza a ritmo sostenuto: dall'efficienza dei pannelli dipende, in larga misura, il successo del settore energetico legato all'energia solare. Per questa ragione, poter realizzare pannelli sempre più efficienti contenendone in massima misura i costi è la chiave più importante per favorire l'evoluzione del settore fotovoltaico nel mondo.

Ad oggi, nonostante l'esponenziale crescita della diffusione di impianti solari in tutto il mondo, legata anche alle politiche di incentivi locali, l'energia prodotta tramite pannelli fotovoltaici costituisce soltanto l'1.5% del totale dell'energia globale prodotta. Il margine di crescita, dunque, è estremamente ampio e si dispiega soprattutto dinnanzi ai prodotti che meglio sapranno coniugare l'efficienza energetica con il costo contenuto degli impianti.

MATERIALI A COSTO CONTENUTO

La linearità dell'energia prodotta tramite i pannelli solari dipende, in parte, dalle condizioni climatiche ed atmosferiche, dalle ore di luce a disposizione, dalla frequenza di fenomeni atmosferici contrastanti. In parte, però, anche i costi dei pannelli si rivelano un freno: i ricercatori dello CSEM (Swiss Center for Electronics and Microtechnology) puntano a sviluppare soluzioni ad entrambi i problemi, creando pannelli a partire da materie prime dal costo contenuto e in grado di garantire la maggiore linearità possibile nella produzione energetica.

La prima soluzione messa in atto per i pannelli di nuova generazione in fase di realizzazione nei laboratori del centro svizzero è quella di sostituire i metalli preziosi con materiali meno pregiati e costosi, che possano garantire comunque stessa o maggiore efficienza: l'argento è stato sostituito il più possibile con il rame, mentre l'aggiunta di uno strato nanometrico di silicone ha permesso di aumentare il voltaggio, e dunque le prestazioni del pannello, del 15%.

(Pannelli fotovoltaici esposti a forti nevicate e al peso dell'accumulo di neve)

I TEST IN LABORATORIO

I pannelli così realizzati sono stati poi sottoposti a test, altrettanto importanti, al fine di definire la resistenza alle intemperie e alle condizioni climatiche avverse: una caratteristica fondamentale per degli strumenti pensati per funzionare in piena esposizione in ambienti esterni e non protetti, magari anche con temperature estremamente elevate o estremamente basse.

Per testare la resistenza alla grandine, i pannelli sono stati letteralmente bombardati da sfere di ghiaggio di 4 cm di diametro, ad una velocità di 27 metri al secondo: questo test permette di approfondire le potenzialità e la resistenza dello strato di silicone utilizzato, che è molto sottile.>

Il successivo test riguarda la resistenza al peso: sul pannello sono stati posizionati diversi mattoni di metallo del peso di 12 chili l'uno, per un peso complessivo di 1000 chili al metro quadro. Anche questo tipo di esperimento prende in considerazione la resistenza in rapporto alle condizioni climatiche ed atmosferiche, per valutare la resistenza dei pannelli ai più forti venti e al peso della neve.

Tali esperimenti  permetteranno ai ricercatori di perfezionare i pannelli solari di nuova generazione, selezionando i materiali che meglio possano coniugare resistenza ed efficienza. La seconda caratteristica, infatti, non è meno importante della prima: in fase di test è fondamentale poter stabilire con la massima precisione quanta energia elettrica è in grado di produrre ciascuna unità, oltre che individuare qualsiasi eventuale errore o deficit nella costruzione del pannello.

Infine, gli studi condotti dai ricercatori del Centro Svizzero per l'Elettronica e la Microtecnologia tengono conto anche dell'impatto paesaggistico dei pannelli e della loro integrazione nello sviluppo urbano. In questa direzione si sviluppa la messa a punto del nuovo pannello denominato "terracotta", per via del colore che si mimetizza molto bene con le tegole dei tetti europei, riducendo l'impatto visivo del pannello. La ricetta per i pannelli fotovoltaici del futuro, dunque, forse deve ancora essere messa a punto, ma i ricercatori svizzeri hanno già ben chiari gli ingredienti di base: resistenza, costi contenuti, efficienza e minimo impatto paesaggistico.