• Articolo Roma, 5 novembre 2007
  • Il fotovoltaico di terza generazione

  • Questa tecnologia diventa più sofisticata e fruibile consentendone l’utilizzo in contesti prima inimmaginabili e garantendo un salto di qualità nel rendimento

Proprio in contemporanea allo svolgimento del World Energy Council 2007, alla Fiera di Roma, si sono svolti nel “Padiglione delle Rinnovabili” una serie di meeting e conferenze, promosse da “Zeroemission” e da altre aziende ed associazioni di settore, aperte a progettisti, ricercatori, imprenditori e a tutte le forze in campo, per fare il punto sulla situazione attuale. In particolare, nel corso degli incontri, gli argomenti hanno spaziato dal fotovoltaico, all’eolico, alle biomasse, fino al problema sempre crescente dello smaltimento delle emissioni inquinanti e della CO2, in attuazione dei programmi previsti dal Protocollo di Kyoto.

Nella Conferenza dal titolo: “Il Fotovoltaico di terza generazione”, organizzato dall’Università di Roma “Tor Vergata” e dall’Assessorato all’Ambiente della Regione Lazio, si sono evidenziati i risultati della ricerca avanzata sulle nuove tipologie di celle fotovoltaiche. Tra gli intervenuti Filiberto Zaratti, Assessore all’Ambiente della regione Lazio e Giuseppe Gamba dell’Assessorato all’Innovazione e Ricerca della Regione Piemonte. “Il fotovoltaico di terza generazione che si sta sperimentando da due anni all’Università di Tor Vergata – ha affermato Zaratti – grazie ai finanziamenti alla Regione Lazio, è uno dei punti cardine sul quale far leva per superare il gap tecnologico e industriale che il nostro Paese possiede in tema di energia fotovoltaica. In questo quadro siamo molto soddisfatti di aver potuto avviare una collaborazione con la Regione Piemonte per il progetto di ricerca che mira ad assicurare sia energia pulita, sia benessere e posti di lavoro nel settore delle energie pulite”.
I coordinatori del progetto, Dario della Sala, fisico dell’Enea, Claudia Bettiol, ingegnere del CdA dell’Enea, e l’ing. Andrea Reale responsabile del “CHOSE”, supportati dalle regioni Lazio e Piemonte, hanno illustrato i dettagli della ricerca che dura ormai da un anno.

Il Polo per il Fotovoltaico a Celle Organiche, o CHOSE (Center for Hybrid and Organic Solar Energy), è infatti nato nel dicembre del 2006 dalla volontà della Regione Lazio e del Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Roma Tor Vergata. Scopo: creare un centro di accoglienza, per lo sviluppo della ricerca e dell’industrializzazione di celle fotovoltaiche basate su tecnologie a semiconduttori organici ed ibridi organici-inorganici.
L’utilizzo delle celle solari organiche ha lo scopo di migliorare l’efficienza energetica e di diffondere le fonti rinnovabili all’interno del territorio regionale e nazionale, ma soprattutto di rendere la tecnologia fotovoltaica uno strumento diffuso e conveniente di co-generazione d’energia pulita. Lo scopo primario del Polo, sottolinea Reale nel suo intervento, dal punto di vista tecnologico-scientifico è lo sviluppo di una linea pilota per l’industrializzazione delle tecnologie di produzione di celle fotovoltaiche basate su processi di fabbricazione di materiali innovativi, in grado di garantire un abbassamento sensibile dei costi dell’energia. I materiali usati nella fabbricazione sono depositabili su superfici estese con tecniche e metodi tipici dell’industria della stampa. I materiali foto attivi e gli altri materiali costitutivi della cella organica o ibrida organica-inorganica sono infatti solubili e quindi depositabili sotto forma d’inchiostri o paste; tutto questo riduce il costo di produzione di un pannello fotovoltaico organico rispetto ai metodi convenzionali rappresentati dai moduli al silicio. Oggi, infatti, il fotovoltaico tradizionale è costituito per il 90% da pannelli con celle solari in silicio cristallino o multi cristallino, e il rimanente 10% da silicio amorfo o altri materiali (GaAs, CIS, CIGS, CdTe). Tutte queste tecnologie si basano sul fondamentale principio della “giunzione tra semiconduttori”. Ad oggi l’efficienza massima ottenibile con queste tecnologie di terza generazione è dell’11% per sistemi ibridi organici-inorganici e del 6% per sistemi interamente organici. Ma ciò che tuttavia incoraggia l’uso di tali tecnologie, oltre al basso costo di produzione, stimato inferiore a 2 $/W di potenza di picco prodotta, è la facilità e il basso impatto ambientale delle varie fasi di fabbricazione, e le infinite varietà di applicazione legate alla facilità di integrazione architettonica.
In particolar modo, per le celle ibride DSSC (dette anche a colorante o celle di Graetzel, dal nome del suo inventore), le potenzialità architettoniche sono enormi, poiché possono essere impiegate su superfici multifunzionali quali, finestre, vetrate e facciate di edifici a tinte differenti, o trasparenti, con substrati sia rigidi (a base vetrosa) che flessibili (a base plastica e metallica).

Dario Della Sala, chiarisce nel suo intervento che le celle fotovoltaiche delle future generazioni saranno del tipo “a nanocompositi” (ibride organiche-inorganiche) e “a nanoparticelle” di materiali semiconduttori. Sfrutteranno in particolar modo settori della produzione già conosciuti come i polimeri conduttori, le nanotecnologie e le tecniche di stampa diretta dei materiali funzionali. Si prevedono due classi di celle:
– la prima prevede, secondo la ricerca della Piattaforma Tecnologica Fotovoltaica dell’Unione Europea, un’efficienza intorno al 15% e potendo sfruttare altre congiunture favorevoli, come: la tecnologia matura delle celle “dye –sensitized” in corso di pre-industrializzazione nel mondo; la condivisione di materiali e tecnologie con i settori dei display piatti; le condizioni compatibili con la stampa diretta dei materiali e con le tecnologie di fabbricazione continua su nastri flessibili. Tali prodotti, che presentano estrema flessibilità e leggerezza, dovrebbero introdursi in importanti nicchie di mercato, dove i costi aggiuntivi, legati agli impianti e ai collegamenti elettrici, andrebbero ridotti al minimo. L’impiego riguarderebbe: tende, teloni, indumenti, piccoli edifici, imbarcazioni ed altro.
– la seconda si proietta invece su un grado di efficienza del 30%, poiché sfrutta gli effetti di qualità e dimensione delle nano particelle impiegate. Questo tipo di celle, dette “quantum dot”, è ancora in fase sperimentale e ancora lontano da una tecnologia di fabbricazione.
L’Enea sta avviando ricerche in entrambi i settori, sfruttando competenze, risultati, laboratori, già utilizzati per applicazioni su celle solari selezionate: film sottili organici, polimeri depositati su vetro e plastica, tecnologie di stampa, tecnologia dei materiali “core-shell”, materiali e dispositivi elettroluminescenti basati su materiali organici.