ricerca
eventi-news
  1.  
  2. È stata pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale Europea del 18 giugno la nuova Direttiva 2010/31/Ce sulla prestazione energetica nell'edilizia.
    La Direttiva, che sarà in vigore dal...


    leggi tutto >>>
  3. Dopo il via libera del Governo al tanto atteso e discusso quarto Conto Energia per il solare fotovoltaico, si apre un nuovo fronte di discussione...


    leggi tutto >>>
  4. Dopo il parere consultivo del Consigli dei Ministri di ieri, il quarto Conto Energia, il decreto che ridefinisce il sistema degli incentivi agli impianti fotovoltaici,...


    leggi tutto >>>
  5. ENERGIE RINNOVABILE E GENERAZIONE DISTRIBUITA
    EFFICIENZA ENERGETICA E ARCHITETTURA SOSTENIBILE

    mostra e convegno internazionale
    Fiera di Verona 9-11 Maggio 2012

    leggi tutto >>>
Home Fotovoltaico

postheadericon Fotovoltaico

fotovoltaicoIl crescente bisogno energetico mondiale ed la riduzione delle risorse energetiche tradizionali, ha reso sempre più interessante e concreta la promessa di energia pulita, in modo particolare quella del sole. Il mercato mondiale ha avuto un'accellerazione rapida nel periodo 2006-2008, con un tasso di crescita annuale del 90% circa.  L’ultimo decennio ha visto una serie di nuove tecnologie emergere sulla scena per sfidare il primato dei dispositivi fotovoltaici basati sulla tecnologia del silicio.

Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica impiegato come generatore di corrente in un impianto fotovoltaico. Di molti materiali impiegabili per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto il più utilizzato. Le tecnologie di realizzazione più comuni sono quelle a moduli cristallini e quelle a moduli con film sottile. Tra i moduli cristalli abbiamo il silicio monocristallino,  la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallo) e il silicio policristallino, non strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati. Mentra tra le tecnologie principali che compongono la famoglia dei film sottile sono:il silicio amorfo, il telluro di cadmio, il diseleniuro di indio e rame. Nello specifico: silicio amorfo, in cui gli atomi di silicio vengono deposti chimicamente in forma amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di sostegno. Questa tecnologia impiega quantità molto esigue di silicio (spessori dell'ordine del micron). I moduli in silicio amorfo mostrano in genere una efficienza meno costante delle altre tecnologie rispetto ai valori nominali, pur avendo garanzie in linea con il mercato; tellururo di cadmio (CdTe); solfuro di cadmio (CdS) microcristallino, che presenta costi di produzione molto bassi in quanto la tecnologia impiegata per la sua produzione non richiede il raggiungimento delle temperature elevatissime necessarie invece alla fusione e purificazione del silicio. Esso viene applicato ad un supporto metallico per spray-coating, cioè viene letteralmente spruzzato come una vernice. Tra gli svantaggi legati alla produzione di questo genere di celle fotovoltaiche vi è la tossicità del cadmio ed il basso rendimento del dispositivo; arseniuro di gallio (GaAs), una lega binaria con proprietà semiconduttive, in grado di assicurare rendimenti elevatissimi, dovuti alla proprietà di avere un gap diretto (a differenza del silicio). Viene impiegata soprattutto per applicazioni militari o scientifiche avanzate (come missioni automatizzate di esplorazione planetaria o fotorivelatori particolarmente sensibili). Tuttavia il costo proibitivo del materiale monocristallino a partire dal quale sono realizzate le celle, lo ha destinato ad un impiego di nicchia; diseleniuro di indio rame (CIS), con opacità variabile dal 100% al 70% ottenuta mediante fori ricavati direttamente nel film; diseleniuro di indio rame gallio (CIGS.)

La tecnologia a thin film (film sottile) permette un efficenza maggiore, fino al 50% con costi ridotti fino ad 1/3. Questo tipo di celle viene realizzato infatti con molto meno silicio, la materia prima delle celle fotovoltaiche, grazie ad un processo di applicazione differente. Nelle tradizionali celle il silicio è presente in “fette” che hanno uno spessore minimo intorno a 0,5mm perchè non si riesce ad isolare “fette” più fini. Nelle celle Thin Film, invece, il silicio è applicato come vapore che si deposita su uno strato sottile di materiale (plasma) e quindi permette di avere uno spessore molto inferiore e quindi un costo di materiali impiegati molto più basso. Questo ha i pregi di avere un impatto ambientale ridotto, tempo di ritorno inferiore, ideali condizioni di basso irragiamento ed elevate temperature.

La ricerca in campo fotovoltaico è indirizzata verso il miglioramento del rapporto fra efficienza e costo del modulo fotovoltaico. Il basso valore di questo rapporto costituisce il limite più forte all'affermazione su grande scala di questa tecnologia energetica. Quindi la ricerca si indirizza verso la scoperta di materiali semiconduttori e tecniche di realizzazione che coniughino il basso costo con un'alta efficienza di conversione. Da qui nasce la tecnologia definita a giunzioni multiple, l'idea di base è impiegare materiali di basso costo insieme a quantità minime di semiconduttori ad alto costo ma con una superiore capacità di assorbimento della luce solare rispetto al silicio cristallino, che consiste nella sovrapposizione in serie di più strati di materiali semiconduttori diversi con risposta ottimale per intervali diversi di lunghezze d'onda dello spettro delle luce solare. In genre le multigiunzioni prevedono l'utilizzo di silicio amorfo, silicio cristallino e germanio.

Dall'unione della tecnologia a film sottile e della tecnolgia a giunzioni multiple nasce il micromorfo. La struttura presenta il vantaggio di una multigiunzione in termini di stabilità e di utilizzo dello spettro solare e del film sottile di utilizzare quantità minime di silicio; le sue caratteristice sono quelle dell'assenza di cornice, dettata da ragioni estetiche, per evitare l'accumulo di sporcizia e fenomeni di corrosione ma risente di problemi di robustezza e maneggiabilità, e dall'incapsulamento vetro/vetro. La tecnologia multigiunzione per i moduli fotovoltaici rappresenta la frontiera della ricerca per aumentare l'efficienza dei dispositivi: le celle solari utilizzate sui satelliti e per le missioni spaziali sono passate negli ultimi anni da topologie mono-giunzione a multi-giunzione.
Tecnologia più evoluta che coniuga l'efficienza del silicio amorfo alle alte temperature e con luce diffusa, con la stabilità del silicio microcristallino.
La tecnologia micromorfa, conforme alle normative RoHS sulla restrizione d'uso delle sostanze pericolose , non prevede l'utilizzo di Cadmio, Piombo e altri agenti nocivi per l'ambiente e per l'uomo. In virtù dell'ottimizzazione dei processi anche dal punto di vista energetico, questi moduli restituiscono l'energia utilizzata per produrli in poco più di un anno, circa la metà del tempo necessario ad un modulo tradizionale in silicio cristallino. Inoltre, l'assenza di cornice in alluminio costituisce un ulteriore importante risparmio di energia, per una eco-compatibilità totale. La resa di questi moduli è superiore rispetto ai pannelli tradizionali basati su silicio cristallino con una percentuale fra il 5 ed il 18%. I dati di targa non dicono tutto: la produzione su base annuale dei moduli a film sottile in tecnologia Micromorph è più efficace, in particolare nei mesi estivi, quando l'irraggiamento è più elevato, ed in generale in condizioni di luce diffusa, per la migliore resa del silicio amorfo alla luce blu. Nelle facciate verticali, dove l'areazione sul retro del modulo è assente o solo parziale, le alte temperature e l'orientamento non ottimale favoriscono la tecnologia micromorph rispetto al silicio tradizionale. Uno dei maggiori problemi però della tecnologia del film sottile rimane la minor efficienza nonché quello della scarsa affidabilità in merito alla sua durata nel tempo, e proprio per questo la ricerca sta cercando di sperimentare nuove vie e nuovi materiali, organici e inorganici, per poter avere maggiore efficienza ad un costo più competitivo rispetto al tradizionale silicio. Attualmente la quota di mercato che occupa il film sottile è di circa il 6-7% sul totale, anche se questa quota ha registrato una crescita continua e le previsioni per il prossimo futuro sono molto incoraggianti.