L’innovazione tecnologica è l’elemento su cui l’Europa può costruire una propria filiera industriale nel settore del fotovoltaico e giocare un ruolo di rilievo in un mercato globale sempre più esposto alla concorrenza. Le attività di ricerca e sviluppo sono in questo senso fondamentali per agevolare lo sviluppo di tecnologie fotovoltaiche sempre più efficienti, che garantiscano migliori risultati in termini di resistenza, sostenibilità e affidabilità. Un percorso ambizioso che appare tuttavia come la strada obbligata per riuscire a riportare in territorio europeo un’industria del fotovoltaico che sia forte, competitiva, resiliente, ma anche sostenibile.
Un ruolo di primo piano lo gioca anche il Governo italiano, attraverso provvedimenti concreti che supportano la filiera europea (come il Piano Transizione 5.0 a sostengo della transizione energetica e digitale del nostro Paese) e puntano sull’efficienza dei moduli solari basati su tecnologie sempre più performanti, con l’obiettivo di sostenere la presenza di aziende sul territorio europeo.
3SUN, fiore all’occhiello per lo sviluppo tecnologico e la produzione di moduli solari a elevate prestazioni
In tale percorso, 3SUN, la fabbrica di celle e moduli solari più grande d’Europa, è un punto di riferimento per il fotovoltaico a livello italiano ed europeo, grazie anche alla sua capacità di innovare e al suo impegno nella ricerca che l’ha portata negli anni a investire su tecnologie solari sempre più avanzate e capaci di rivoluzionare il settore.
L’ultimo traguardo in questo senso viene determinato dal lavoro che l’azienda del Gruppo Enel con sede a Catania sta facendo per lo sviluppo (e poi industrializzazione) della nuova tecnologia solare chiamata Tandem, che consiste in un modello di due celle sovrapposte – una ad eterogiunzione di silicio e una di perovskite – in grado di garantire una produzione media di energia significativamente più elevata rispetto a quelle presenti attualmente sul mercato. Questo perché la perovskite, un materiale ibrido organico-inorganico, aggiunto alla cella di silicio, consente di trasformare in corrente una fascia più ampia di lunghezze d’onda della luce dello spettro solare.
Grazie alla collaborazione con il team dell’INES (Istituto Nazionale per l’Energia Solare francese) all’interno del CEA (Commissione francese per le Energie Alternative e l’Energia Atomica), 3SUN consolida ancora una volta il proprio ruolo di protagonista raggiungendo su una cella Tandem di 9 cm² un livello record di efficienza di conversione energetica, pari al 29,8%. Un primato che è stato certificato dall’European Solar Test Installation (ESTI) del Centro Comune di Ricerca (JRC) della Commissione Europea.
Il record, raggiunto su una cella di dimensioni importanti, avvicina questa rivoluzionaria tecnologia alla fase di industrializzazione, consentendo di mettere in commercio nel prossimo futuro moduli solari ancora più efficienti e performanti, ma anche in grado di sfruttare al massimo le superfici disponibili, con un grado di resistenza ancora più elevato.
La tecnologia Tandem permette, infatti, di sfruttare i punti di forza di entrambi i materiali (silicio e perovskite) per elevare in modo significativo il livello medio della produzione di energia del pannello solare, contenendo al contempo i costi di produzione di energia e rendendo più efficienti i moduli fotovoltaici.
La costante rivoluzione tecnologica di 3SUN
La capacità di innovare di 3SUN è stata messa in evidenza negli ultimi anni, partendo dallo sviluppo e successiva industrializzazione della tecnologia bifacciale a eterogiunzione (HJT), che ha raggiunto nel 2020 il primato mondiale di efficienza di conversione della luce per celle commerciali, pari al 24,63%. Un risultato importante che rappresenta la base del ciclo tecnologico dei prossimi anni, sia perché garantisce prestazioni più elevate in termini di efficienza e durata, sia perché funge da piattaforma per lo sviluppo della nuova tecnologia Tandem.
Su questa, nell’ultimo anno, la Gigafactory catanese ha raggiunto importanti traguardi in fase di laboratorio: il record del 26,5% di efficienza toccato nel marzo 2023 è stato aggiornato al 27,1% a giugno 2023 e al 28,4% a dicembre, mentre a giugno 2024 si è arrivati al 28,7%. Grazie all’attuale 29,8%, l’obiettivo di oltrepassare la percentuale del 30% di efficienza è a un passo dall’essere raggiunto.
Minori costi e impatto ambientale
A spiegare l’importanza concreta di questi numeri e la loro implicazione nella realtà nel mondo del fotovoltaico è Cosimo Gerardi, Chief Technology Officer di 3SUN: “I risultati provenienti dalla ricerca accademica indicano che le celle Tandem possono superare il 30% di efficienza. Tali traguardi, però, sono ottenuti attraverso tecniche difficilmente industrializzabili che non affrontano il problema della scalabilità, poiché sono realizzate su aree inferiori al centimetro quadrato e non sono adattabili alla produzione su larga scala“.
“Diversamente, il lavoro di 3SUN – prosegue Gerardi – si concentra su materiali e processi industrializzabili che possono permettere di scalare questa tecnologia su aree superiori al centimetro quadrato, raggiungendo efficienze prossime al 30% e – soprattutto – utilizzando tecniche trasferibili alla produzione“.
Inoltre, maggiore efficienza significa anche maggior risparmio e minor impatto ambientale: “I miglioramenti nei materiali e nella progettazione delle celle solari, che compongono i moduli fotovoltaici, permettono di convertire più luce solare in elettricità, rendendo le installazioni solari più convenienti ed efficienti. In questo senso, la tecnologia Tandem permetterà di fabbricare pannelli solari molto più efficienti rispetto ai moduli convenzionali e ciò sarà cruciale per ridurre drasticamente i costi, minimizzare l’impatto ambientale e sfruttare al massimo le superfici disponibili”, conclude Gerardi.
Un tandem tecnologico che punta anche sulla resistenza
Tra i numerosi punti di forza della tecnologia Tandem prima elencati rientra anche la capacità di resistenza delle celle solari in condizioni non ottimali. Un recente studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista “Advanced Science” e condotto dal gruppo di Ricerca e Sviluppo di 3SUN, in collaborazione con il centro di ricerca INES del CEA-LITEN, ha evidenziato, infatti, come in presenza di parziale ombreggiatura delle celle solari (un fenomeno che comporta un forte stress elettrico per la cella solare), la cella Tandem in silicio e perovskite riesca non solo a contrastare lo stress derivato da questa condizione, ma anche a preservare la propria efficienza nel lungo periodo.
Questi primi successi, ottenuti nelle stanze di un laboratorio, preludono a una fase di sviluppo che si svolgerà lungo la linea pilota dell’azienda. 3SUN si sta attrezzando per l’industrializzazione di questa innovazione tecnologica, con l’obiettivo di integrarla nei pannelli solari prodotti nella Gigafactory di Catania. Attualmente in fase di ricerca, questa tecnologia promettente non solo consolida la “mission” aziendale di 3SUN, ma la potenzia sostenendo l’impegno verso una transizione energetica basata su tecnologie solari sostenibili e ad alte prestazioni.