Fotovoltaico lowcost dal Cnr

Qual è l’argomentazione principale (peraltro falsa) che limita la diffusione del fotovoltaico su scala globale?
Uno degli argomenti tanto dibattuti  in questi anni a discapito del fotovoltaico è il suo costo di produzione, il costo per Kwh prodotto da fonte fotovoltaica.

I costi “elevati” dei sistemi fotovoltaici, elevati per esempio rispetto ai costi del nucleare (così si dice, ma così non è per via degli elevati costi di smaltimento delle scorie radioattive), sarebbero tra gli argomenti principali di chi sostiene l’anti-economicità del fotovoltaico rispetto ad altre tecnologie inquinanti definite “più economiche”.

Da oggi i sostenitori delle fonti fossili e del nucleare avranno un argomento in meno a sostegno delle loro tesi: dall’ Imem-Cnr arriva il fotovoltaico lowcost. Si parla quindi non tanto dei prodotti fotovoltaici, ma dei processi di produzione del fotovoltaico a film sottile. L’imem è l’Istituto dei Materiali per l’Elettronica e il Magnetismo del CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche).

L’Imem ha realizzato un processo di produzione delle celle fotovoltaiche a film sottile che funziona a bassa temperatura e che consente di “utilizzare un’ampia gamma di substrati”, ovvero di supporti su cui innestare il film sottile di materiale fotovoltaico. Questo processo di produzione del film sottile a bassa temperatura sarebbe in grado di tagliare i costi di produzione,  e di adattare il film sottile ad ogni tipo di superficie.

Questa versatilità di utilizzo coniuga una buona efficienza produttiva, con una più varia integrazione in edilizia a costi di produzione minori, “lowcost“ appunto. La nuova tecnologia può rappresentare un contributo importante alla produzione industriale di elementi fotovoltaici innovativi e  a basso costo per l’integrazione completa del fotovoltaico negli edifici.

Le tecnologie per la produzione dei prodotti fotovoltaici su scala industriale riscuotono grandi interessamenti da parte dei paesi emergenti e di quelli che già sono i maggiori consumatori di energia. La questione energetica “è già” la questione del futuro, ed è legata “a doppio filo” con gli interessi economici in campo e con i costi di produzione da essa derivanti. Un processo produttivo lowcost può essere un elemento chiave per fare in modo che la tecnologia prenda finalmente e definitivamente piede.

Nello specifico si parla qui di un nuovo processo produttivo a basso costo di moduli fotovoltaici innovativi a film sottile. Celle a base di film sottili  di diseleniuro di rame, indio e gallio, i cosiddetti moduli Cigs.

Poche parole del dr. Massimo Mazer dell’Imem-CNR spiegano pregi e difetti di questo tipo di moduli fotovoltaici:

“Questo materiale policristallino, noto con l’acronimo di Cigs, è ideale per applicazioni fotovoltaiche soprattutto perché assorbe la luce in modo molto efficiente. È però complesso da sintetizzare sotto forma di film sottile mantenendo le necessarie caratteristiche di composizione chimica e di struttura cristallina. Finora per la deposizione dei film si è ricorsi a processi di sintesi complessi, che richiedono numerosi passaggi in condizioni anche molto diverse di temperatura e pressione: la produzione su scala industriale di moduli fotovoltaici a base di Cigs non è pertanto decollata a causa degli alti costi”

Questi costi elevati possono essere oggi superati da questo nuovo processo produttivo messo a punto dai ricercatori del CNR.
Qualche informazione per i più tecnici, dalle parole dello stesso Mazzer. Si tratta di un processo che:

“consente di depositare film sottili di Cigs, con un unico passaggio a temperature di circa 270°C, molto più basse dell’attuale limite inferiore di circa 400°C dichiarato da altri centri di ricerca e industriali in tutto il mondo. Questo importante risultato è stato ottenuto grazie ad una tecnica che utilizza delle scariche elettriche controllate per vaporizzare istantaneamente il Cigs dalla superficie di un lingotto e trasferirlo sul substrato della cella solare. Nei laboratori dell’Imem siamo riusciti a controllare le proprietà termodinamiche di queste nuvole di atomi generate dagli impulsi elettronici fino a ottimizzare la formazione e la crescita del film sottile”.

Qual è il vantaggio principale di questo nuovo sistema?

Oltre al costo, che permetterebbe un fotovoltaico lowcost, uno dei più grandi vantaggi derivanti dall’abbassamento della temperatura di lavorazione è la possibilità di produrre elementi fotovoltaici a film sottile (moduli Cigs) innestabili su un’ampia gamma di supporti, per esempio nastri metallici o elementi plastici flessibili, che permetterebbero una maggiore integrazione del fotovoltaico in elementi architettonici e in edilizia. Sugli edifici di ogni tipo, infatti, si consumano attualmente circa i due terzi di tutta l’energia prodotta e distribuita attraverso la rete.

Per chi fosse interessato ad approfondire: il lavoro è stato pubblicato su Applied Physics Letters.