Gli ultimi progressi tecnologici dei pannelli solari in film sottile
(Rinnovabili.it) – La sostenibilità energetica rappresenta una delle grandi sfide della società moderna e i pannelli solari a film sottile offrono oggi una delle risposte più interessanti a tale sfida. Flessibili, grazie allo spessore estremamente ridotto, e capaci di assorbire energia anche in condizioni di luce diffusa, questi sistemi hanno aumentato negli ultimi anni l’efficienza di conversione fino quasi ad annullare il gap con il silicio policristallino.
Attualmente il settore del fotovoltaico in thin film offre in commercio tre differenti tecnologie: quella a base di seleniuro di rame indio / seleniuro di gallio (CIS / CIGS), quella con silicio amorfo (a-Si) e i moduli in tellururo di cadmio (CdTe), a cui spetta la quota maggiore del mercato dei pannelli solari in film sottile con ben 17,5 GW installati a livello globale.
In confronto a un big come il silicio multi cristallino, che detiene una quota del 70% nel settore solare mondiale (in termini di produzione annuale), il fotovoltaico in CdTe occupa una nicchia di mercato di appena il 3%. Tuttavia, mentre lo sviluppo tecnologico del primo sembra arrivato ormai al capolinea, per la tecnologia in tellururo di cadmio i progressi sono solo ancora all’inizio.
>>Leggi anche Record d’efficienza per il fotovoltaico in film sottile<<
In molte applicazioni su scala utility, il fotovoltaico in film sottile al CdTe permette di produrre elettricità a costi inferiori dei combustibili fossili. Come riportano gli scienziati della Colorado State University, negli USA il costo energetico livellato (LCOE) di questi impianti è di circa 0,04 dollari al kWh. Senza contare che il tellururo di cadmio utilizza approssimativamente un centesimo della quantità di materiali semiconduttori utilizzati per il silicio cristallino e può essere processato 24 volte più velocemente del suo antagonista commerciale.
Ma tutti questi vantaggi ancora non bastano per renderlo il prodotto più competitivo. Per questo i ricercatori del Colorado, in collaborazione con il CSU, un centro di ricerca cooperativa industria-università finanziato dalla National Science Foundation, stanno cercando accelerare l’evoluzione tecnologica dei pannelli solari in film sottile al fine di ridurre ulteriormente il costo dell’energia.
Il team di scienziati ha elaborato una tabella di marcia delle prestazioni per le celle, con cui monitora i progressi raggiunti dal 2014. Gli ultimi grandi passa avanti nel campo hanno permesso di aumentare l’efficienza di conversione sopra al 19%, allungare la vita degli elettroni fotogenerati oltre i 1.000 nanosecondi, rispetto ai 10 nanosecondi registrati nei primi sistemi, e diminuire la velocità di ricombinazione interfacciale a 80 cm / sec, rispetto ai valori tipici superiori a 104 cm / sec.
>>leggi anche Fotovoltaico sottile in GaAs, nuova efficienza record per i moduli<<
Se a molti questi risultati possono non dire nulla, al settore del fotovoltaico in film sottile promettono nuovi balzi in avanti: aprono la strada a rese ancora più elevate e fanno del 25 percento di efficienza di conversione per una cella un obiettivo realistico già nei prossimi 3 anni. Con un target del 30 percento raggiungibile nel lungo termine. I guadagni in termini di prestazioni ridurranno ulteriormente l’LCOE, senza contare che tutti i miglioramenti tecnologici ottenuti dal team sono eseguiti direttamente su sistemi pilota che possono essere facilmente tradotti in produzione industriale.
>>Leggi anche Pannelli solari ibridi fotovoltaici e termici: calore ed elettricità<<