Il futuro del fotovoltaico tra silicio e alternative

Il silicio è ancora il protagonista assoluto del fotovoltaico e lo rimarrà per almeno un decennio. Ma lo sviluppo di nuove tecnologie alternative, come il film sottile o le celle organiche potrebbero spostare l’attenzione e diminuirne l’utilizzo. Anche il mondo delle celle in silicio poi è tutt’altro che statico e sono in continua evoluzione soluzioni per aumentarne l’efficienza e dunque abbassarne il costo per watt.
Sono alcune delle considerazioni che sono emerse dal convegno “Il futuro del silicio nel fotovoltaico”, organizzato la settimana scorsa dalla Fondazione Bruno Kessler (FBK), dall’Università di Trento e dalle sezioni italiane delle Società internazionali IEEE Photonics e IEEE Nanotechnology. Ne abbiamo parlato con Pierluigi Bellutti, coordinatore del dibattito e responsabile del laboratorio di microtecnologie della FBK, coinvolto da alcuni anni nella produzione di pannelli fotovoltaici innovativi.

Professor Bellutti, per riprendere il titolo del convegno appena concluso: qual è il futuro del silicio nel fotovoltaico? L’egemonia di questo tipo di celle nell’elettricità dal sole è destinata a durare?
Quello che è apparso chiaro dalla giornata di approfondimento, ma anche dalla recente conferenza di Valencia (il 26° EU PVSEC tenutosi a settembre, ndr) nei prossimi 10 anni non si prevedono grandi cambiamenti, per cui il futuro del fotovoltaico resta legato ai moduli in silicio, attualmente usati oltre per oltre il 90% del fotovoltaico mondiale. I nuovi materiali sicuramente stanno cercando uno spazio. Alcuni hanno una maturità maggiore e sono già proposti sul mercato, come i vari film sottili, mentre altri sono promettenti, ma in una fase non ancora matura. Ad esempio il fotovoltaico organico potrebbe aprire a dei concetti diversi come i pannelli flessibili e dunque dare il via a nuove applicazioni e nuove frontiere dell’integrazione dall’edilizia, ad esempio seguendo le forme dei tetti dei capannoni senza interruzioni, fino ad avere celle integrate in tessuti e abiti. Particolarmente interessante in questa tecnologia il fatto di poter coprire a basso costo grandi superfici, cosa che compensa l’efficienza relativamente bassa (si veda anche Qualenergia.it, Il cammino del fotovoltaico organico, ndr).

Da cosa dipenderà il successo di queste innovazioni?
Innanzitutto dai progressi tecnologici. Ad esempio, il fotovoltaico organico presenta ancora forti incertezze per quel che riguarda la durata di vita delle celle. Poi la grande variabile è l’evoluzione parallela dei moduli tradizionali, quelli in silicio. Tanto più i pannelli in silicio miglioreranno l’efficienza e diminuiranno i costi tanto più conserveranno il loro ruolo centrale.

Anche tra i moduli fotovoltaici in silicio infatti si stanno cercando di introdurre alcune innovazioni. Quali sono le direttrici principali cui si sta lavorando e quali le tecnologie più promettenti?
Una delle direttrici principali è nella ricerca per migliorare i pannelli fotovoltaici in silicio è sicuramente quella dei dispositivi a concentrazione: sistemi in cui la luce solare viene concentrata, attraverso lenti o specchi – che sono materiali dai costi bassi – su piccole superfici di silicio, in questo caso celle relativamente costose e con grandi efficienze come quelle al silicio monocristallino della stessa qualità che viene utilizzata per produrre i chip elettronici.

Una tecnologia incentivata anche nel nuovo conto energia. In futuro sarà applicabile anche negli usi domestici?
L’applicazione a livello domestico è difficile perché questi moduli hanno bisogno di un inseguitore. Ossia di un dispositivo che permetta di seguire il sole nel suo cammino quotidiano, per cui l’installazione è relativamente e più adatta su campia a più grande scale che ai normali tetti.

Mentre invece le altre innovazioni nel fotovoltaico al silicio quali sono?
Ci sono molte attività di ricerca volte ad aumentare la capacità di cattura del silicio nei pannelli tradizionali con materiali particolari posti sopra la cella. Sono materiali che vanno a convertire la luce, che il silicio non riesce a tradurre in elettricità, in un altro tipo di luce che invece si riesce a trasformare. La particolarità di queste tecnologie è che possono essere applicate anche a posteriori sui moduli esistenti e quindi potrebbero anche arrivare sui nostri tetti.

Ci può fare un esempio di soluzioni simili? Di quanto migliorerebbero l’efficienza e quanto distanti sono dalla commercializzazione?
Molto sta arrivando dalle nanotecnologie (si veda anche Qualenergia.it, Il nano-imbuto solare per il fotovoltaico di domani, ndr). Noi per esempio lavoriamo con i nanocristalli di silicio, particelle di silicio dalle dimensioni nanometriche che vengono deposte sulla superficie dei pannelli, assorbono le radiazioni ad alta intensità dal sole e le riemettono una luce che è giusta per il silicio. Per ora siamo ancora in fase di studio. In questo modo si usa energia che altrimenti verrebbe dispersa e si possono così recuperare circa 2 punti percentuali di efficienza: sembrerebbe poco, ma sulla durata di vita di un modulo e su grandi superfici è una grande differenza che incide sul rapporto costo/rendimenti.

Si tratta di un tipo di ricerca che nel nostro paese accelererà con la tariffa premiante per il fotovoltaico innovativo introdotta nel nuovo Conto Energia?
Certamente. Infatti questo incentivo stimola senz’altro la ricerca in generale e in particolare l’applicazione al fotovoltaico di soluzioni provenienti da altri campi come quello delle nanotecnologie. D’altra parte quel che è emerso al convegno nel confronto tra produttori di celle e moduli è che con innovazioni che aumentano l’efficienza e diminuiscono i costi di produzione il momento in cui il fotovoltaico sarà capace di reggersi in piedi senza incentivi si avvicina. Anzi c’è chi dice che siano gli incentivi a frenare le potenziali riduzioni dei costi. Nelle zone più assolate si stima che il fotovoltaico possa essere già competitivo senza alcun incentivo già nel giro di 5-7 anni.