Il settore solare battezza il 2018 come l'anno del silico nero grazie ai grandi progressi raggiunti sul fronte di celle e moduli
Gli ultimi progressi del fotovoltaico nero nell’anno del black silicon
(Rinnovabili.it) – Il fotovoltaico nero della Aalto University, in Finlandia è pronto a lasciare i laboratori e centri di ricerca, dove ha “vissuto” per 7 anni, e arrivare sul mercato. Solo un anno fa i ricercatori finlandesi avevano raggiunto l’efficienza record del 22%, ora con l’aiuto di diversi partner industriali europei hanno realizzato la prima linea di produzione industriale. Un traguardo che arriva con un tempismo perfetto proprio in occasione di quello che il settore chiama “Year of Black Silicon”, ossia l’anno del silicio nero. Sebbene se ne parli ormai da tempo, questa tecnologia ha raggiunto il mercato solo di recente, affermandosi nel 2018 come una delle più interessanti tendenze del comparto.
Ma cos’è e come funziona il fotovoltaico nero? E cosa lo differenzia dai tradizionali “moduli blu”?
In realtà alla base di questa soluzione solare c’è sempre il silicio monocristallino la cui superficie, tuttavia, viene incisa ripetutamente creando una moltitudine di sottilissimi aghi su scala nanoscopica. Questa struttura conferisce al semiconduttore una riflettività molto bassa (fino al 5% rispetto il 20-30% del silicio tradizionale) e un elevato assorbimento della luce. E soprattutto gli regala il suo caratteristico colore scuro.
Alcuni vantaggi del fotovoltaico nero sono ovvi, come la maggior quantità di energia assorbita e dunque una produzione più elevata. Altri più elusivi, come il miglioramento del fattore di Riempimento (FF-Fill Factor), definito come il rapporto tra la potenza massima dalla cella solare e quella della cella solare ideale.
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Allo stato attuale l’industria utilizza molti tipi diversi di silicio nero, ma i processi produttivi (chiamati nano tessitura) includono tecniche di incisione differenti che ne modificano profondamente il risultato finale. A ogni piccolo cambiamento della nano-geometria superficiale corrisponde un grande impatto sulla macroscala. Ad esempio, la densità, la forma e la lunghezza dei minuscoli aghi alterano drasticamente la riflessione ottica e l’assorbimento del modulo di fotovolatico nero.
L’approccio studiato presso l’Aalto consiste nel realizzare nanostrutture profonde per creare una superficie otticamente perfetta che elimina la necessità di rivestimenti antiriflesso. Produrre facilmente queste celle non era tuttavia scontato. “Temevamo che una struttura così fragile non sarebbe sopravvissuta alla produzione di massa in più fasi, a causa delle forti sollecitazioni o della laminazione dei moduli”, spiega il team di ricerca. Fortunatamente le preoccupazioni sono state dimostrate vane. Il fotovoltaico nero non ha mostrato alcun segno di danneggiamento e si è riusciti a produrre un modulo con oltre il 20% di efficienza. Non solo. Oltre alle eccellenti proprietà ottiche, i ricercatori sono stati positivamente sorpresi dal fatto che le loro celle nere presentavano benefici inaspettati, come un’elevata tolleranza verso le impurità e una stabilità a lungo termine molto migliore rispetto agli standard del settore.
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