Possibili sviluppi del fotovoltaico a film sottile senza silicio

I pannelli solari a film sottile sono ottenuti depositando pochi micron di materiale semiconduttore racchiuso da substrati di basso costo (vetro, metallo o plastica). La scelta dei materiali semiconduttori è basata sulla loro capacità di assorbimento della radiazione solare. In questo post analizzo alcune tecnologie che utilizzano materiali per la pellicola senza silicio, come il telloruro di cadmio e il diseleniuro.

Fotovoltaici a film sottile con telloruro di cadmio
Una delle possibili tecnologie a film sottile riguarda i pannelli fotovoltaici trasparenti.
Inventati e prodotti in Italia, questi pannelli possono essere montati come vetri di finestre o come coperture di edifici e producono elettricità dal sole ad un costo ben più basso rispetto alle tradizionali celle al silicio. Con questa nuova tecnologia, infatti, il costo di produzione dell’elettricità si stima inferiore a un euro per watt, mentre quello delle celle al silicio si aggira sui cinque euro per watt. L’elettricità prodotta dai pannelli può essere consumata direttamente nell’edificio, oppure venduta a un operatore energetico e messa in rete.

Questa nuova tecnologia di ”film sottili” è costituita da una pellicola trasparente, chiusa fra due lastre di vetro. La pellicola, a base di telloruro di cadmio (CDTe), colpita dai raggi del sole, produce elettricità. In Italia sono in via di sperimentazione dei pannelli frutto di un brevetto dell’Università di Parma, che ne ha ulteriormente migliorato l’efficienza e ridotto i costi. Questi particolari pannelli sono stati sperimentati nei paesi mediterranei del Maghreb e del Medio Oriente. In seguito è stata avviata la produzione industriale, affidata alla lombarda Marcegaglia Energy, che presto immetterà nel mercato i primi modelli.
Anche l’azienda americana First Solar produce pannelli a film sottile con una tecnologia che utilizza il telloruro, e ha in progetto di costruire un mega impianto di 40 mega watt, equivalente a 200 campi da calcio, che troverà collocazione in Sassonia, in Germania.

Un aspetto problematico di questa tecnologia risiede nel fatto che il cadmio è una sostanza tossica, e potrebbero nascere difficoltà al momento del suo smaltimento. Sembra comunque che il telloruro sia una delle forme più stabili e meno solubili del cadmio, e che quindi le dispersioni durante la lavorazione siano controllabili per garantire la salute di chi vi lavora. Su questo aspetto in America sono già previste delle regolamentazioni, così come degli appositi piani di recupero.

I fotovoltaici a film sottile con diseleniuro rame indio gallio (CIGS)
In California la Nanosolar, finanziata tra gli altri anche da Larry Page e Sergey Brin, i ricchissimi fondatori di Google, ha in progetto di realizzare la più grande azienda al mondo di pannelli fotovoltaici. La Nanosolar ha sviluppato una nuova tecnologia a film sottile che utilizza il diseleniuro indio rame gallio (CIGS) che permette di ottenere la stessa efficienza energetica delle classiche celle di silicio, ma con un costo dei materiali molto inferiore. La nuova pellicola ha infatti uno spessore di circa un solo micron rispetto i 200-300 di quelli in silicio. La tecnologia di ultima generazione utilizza nano particelle all’interno di una soluzione depositata in un sottile substrato.

Questi pannelli hanno tutta una serie di vantaggi: efficienza, basso costo, facilità di installazione grazie alla flessibilità e longevità (l’azienda dichiara una durata garantita di 25 anni). Per quanto riguarda l’efficienza, a livello di laboratorio si arriva al 19,9% ma il Nrel ha effettuato delle verifiche abbassandola al 14.6%, comunque una bella cifra.

Sui costi a carico del produttore, l’azienda parla di 0,36 dollari per watt di picco, con l’obiettivo di vendere celle a 0.99 dollari a watt. Molte critiche sono state sollevate sulla credibilità di tali affermazioni, anche perché l’azienda non ha ancora diffuso ufficialmente i costi dei loro prodotti né i dettagli tecnici. Sembra comunque che per ora i prezzi saranno quelli del mercato finché l’offerta non uguaglierà la domanda, e verranno così commercializzati pannelli low cost.
L’azienda ha già ricevuto ordinativi completi fino a fine 2009, e uno tra i più grossi incarichi riguarda un impianto da un megawatt che sarà installato a sud di Berlino, quindi sempre in Germania, che si conferma uno tra i paesi più sensibili alle energie rinnovabili.