Un progetto europeo vuole contribuire a far progredire la tecnologia fotovoltaica tandem perovskite/silicio verso il mercato e la produzione di massa.
L’obiettivo è identificare e affrontare gli ostacoli all’introduzione sul mercato della tecnologia solare tandem e gettare le basi per una nuova capacità produttiva in Europa.
Il progetto ha il curioso nome di “PEPPERONI“. Si tratta di un progetto quadriennale di ricerca e innovazione cofinanziato nell’ambito di Horizon Europe e sostenuto dal Segretariato di Stato svizzero per l’istruzione, la ricerca e Innovazione (SEFRI), ed è coordinato congiuntamente da Helmholtz-Zentrum Berlin e Qcells.
Il consorzio conta 17 partner provenienti da 12 paesi europei e combina conoscenze e competenze dalla ricerca fondamentale ai test e allo sviluppo su piccola scala di celle solari fino alla produzione industriale ad alto rendimento di grandi moduli solari.
Una linea pilota sarà realizzata presso la sede europea di Qcells a Thalheim, in Germania. Il progetto è iniziato il 1° novembre 2022 e intende appunto sviluppare moduli solari con tecnologia tandem perovskite/silicio.
Il finanziamento ammonterà a circa 14,5 milioni di euro in quattro anni, con il consorzio che coprirà l’intera catena del valore dell’innovazione fotovoltaica.
Per superare i limiti delle celle monomateriale di silicio, gli scienziati hanno proposto di aggiungere una cella solare complementare per formare le cosiddette celle solari “tandem” ed è stata selezionata la tecnologia che promette il miglior rapporto tra prestazioni e costi di produzione: tandem silicio/perovskite.
La perovskite, nuovo materiale con una speciale struttura cristallina, può essere messa a punto per sfruttare le parti dello spettro solare che i tipici materiali fotovoltaici in silicio non possono utilizzare in modo molto efficiente.
Il progetto “ravviverà” le celle industriali in silicio quindi con una cella superiore in perovskite. Questo design in tandem trae vantaggio dall’esperienza industriale del fotovoltaico in silicio ed estende la gamma di efficienza di conversione di potenza (PCE) raggiungibile oltre i limiti pratici del silicio stesso.
Aumentare il PCE delle celle solari è importante per due motivi: 1) per ridurre il costo livellato dell’elettricità (LCOE); 2) per promuovere il fotovoltaico in applicazioni in cui lo spazio è limitato, ad esempio tetti, facciate o veicoli.
La linea pilota per lo sviluppo di celle e moduli tandem ad alta efficienza di tipo industriale sarà dotata di apparecchiature, processi e materiali innovativi; si punta ad aumentare l’area attiva dei tandem perovskite/Si da 1 cm2 degli odierni dispositivi di registrazione a dimensioni rilevanti per l’industria.
Fabian Fertig, Director Global R&D Wafer & Cells di Qcells, ha dichiarato: “Qcells è orgogliosa di far parte del consorzio PEPPERONI con i suoi partner tecnologici di livello mondiale. Questa ricerca promette di aprire nuovi orizzonti nel progresso della tecnologia delle celle e dei moduli solari tandem in perovskite-silicio. In un momento di pressioni senza precedenti sull’attuale sistema energetico, è entusiasmante realizzare questo primo e rivoluzionario passo verso la produzione su scala industriale della tecnologia fotovoltaica di prossima generazione in Europa”.
Tecnologia Q.ANTUM di QCells
PEPPERONI propone di utilizzare un tipo di cella inferiore in silicio, che si basa su una tecnologia già prodotta su scala gigawatt a livello globale: la tecnologia Q.ANTUM, introdotta per la prima volta nel 2012 Qcells, partner del progetto che guida lo sviluppo tecnologico.
Sulla sua tecnologia proprietaria Q.ANTUM, Qcells ha sviluppato diverse innovazioni, poi trasferite sulla produzione: dall’introduzione della tecnologia delle celle solari PERC (emettitore passivato e cella posteriore), l’interconnessione basata su cavi a mezza cella e la tecnologia dei moduli solari zero-gap.
Recentemente, Qcells ha ampliato la sua tecnologia Q.ANTUM sviluppando una tecnologia di contatto passivante (Q.ANTUM NEO) per aumentare ulteriormente l’efficienza delle celle e dei moduli solari.
La tecnologia abilita l’esclusiva Yield Security di Qcells, che offre una serie di vantaggi aggiuntivi per quanto riguarda le prestazioni e l’affidabilità delle celle. L’applicazione degli stessi collaudati requisiti di prodotto alla tecnologia tandem PEPPERONI sarà un compito cruciale del progetto.
Ecco in sintesi gli obiettivi chiave del progetto PEPPERONI:
- ridurre al minimo le perdite da incrostazioni grazie all’innovazione dei materiali e delle attrezzature utilizzate
- sviluppare processi e attrezzature per la deposizione di film sottili
- estendere la stabilità operativa della perovskite grazie ad analisi approfondite delle perdite prestazionali
- rimuovere eventuali punti critici per la salute umana o ambientali
- stabilire una solida e competitiva base di innovazione europea e una catena di fornitura fotovoltaica
Oltre a promettere maggiori efficienze dei moduli, la deposizione di una cella superiore di perovskite su celle inferiori di silicio in poche fasi aggiuntive del processo consente un aumento della produzione economicamente vantaggioso, basandosi sulla vasta esperienza del settore e sui bassi costi del fotovoltaico in silicio per contribuire a garantire il rapido dispiegamento della nuova tecnologia tandem.
Per informazioni: Progetto PEPPERONI
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