Celle solari economiche e ad alta efficienza

Oggigiorno, su tetti e parchi solari di tutta Europa possono essere ammirati numerosi dispositivi fotovoltaici (PV). Ciononostante, i costi elevati e i limiti in termini di efficienza ostacolano un utilizzo intensivo di queste tecnologie. Il progetto NANOPV (“Nanomaterials and nanotechnology for advanced photovoltaics”), finanziato dall’UE, ha tentato di affrontare il problema delle strozzature produttive attraverso l’adozione di processi e di attrezzature su ampia scala idonei alla produzione di dispositivi fotovoltaici ricavati dai nanomateriali.

Il gruppo di lavoro ha analizzato le proprietà di un’ampia gamma di materiali, tra cui punti quantici zero-dimensionali, nanocristalli, nanoparticelle, nanofili unidimensionali (1D), nanobarre e persino nanostrati ultrasottili bidimensionali (2D). Oltre ad aver investito nello sviluppo dell’efficienza dei materiali, gli scienziati hanno ideato processi e attrezzature economici e su ampia scala da integrare nelle linee di produzione industriali pilota già esistenti.

In virtù della loro capacità di ottimizzare l’utilizzo dello spettro elettromagnetico attraverso lo sfruttamento di una più ampia gamma di lunghezze d’onda disponibili, i nanomateriali garantiscono un importante potenziamento dei livelli di efficacia. Nello specifico, i ricercatori hanno tentato di raggiungere un aumento in termini di efficienza di oltre il 20% per i dispositivi in silicio su wafer e di oltre il 15% per le celle solari in silicio a film sottile. Nell’ambito dell’iniziativa, sono state inoltre valutate celle solari a basso costo completamente ricavate dai nanomateriali.

L’utilizzo di nanofili a base di ossidi conduttivi trasparenti, di nanofili in silicio e di nanostrati con nanoparticelle integrate di silicio o di indio ha generato livelli di efficienza impressionanti. Questi concetti sono stati quindi adottati nell’ambito della progettazione e della fabbricazione delle celle solari.

A livello industriale, sono state prodotte celle solari in silicio su wafer con livelli di efficienza superiori al 20%. Gli scienziati hanno inoltre messo a punto la progettazione delle catene delle apparecchiature di lavorazione per i tre modelli più promettenti di celle solari.

Il gruppo di lavoro ha definito un obiettivo di costo ben al di sotto di 1 euro per watt peak, dove watt peak indica la potenza di uscita massima di un pannello solare di un metro quadrato a 25 gradi Celsius. Nell’ambito del progetto, è stata realizzata una piattaforma tecnologica per l’intera catena del processo di fabbricazione finalizzata al completo sfruttamento della tecnologia con una produzione economica e ad alto rendimento. NANOPV ha raggiunto gli obiettivi prefissati sul piano economico grazie a una lavorazione dei nanomateriali estremamente accessibile.

L’iniziativa NANOPV ha dato un importante contributo allo sviluppo di sistemi di approvvigionamento energetico sicuri ed economici basati su dispositivi fotovoltaici sostenibili. Le tecnologie ideate garantiranno un potenziamento della posizione competitiva dell’UE in un mercato destinato a una crescita esponenziale.