Il problema di base dell’energia solare è senza dubbio il suo costo. Ed è questa la ragione fondamentale per cui la tecnologia del fotovoltaico a film sottile sta acquisendo sempre più spazio fino a diventare una delle tecnologie emergenti del settore.
In generale il solare a film sottile si basa sulla tecnica del deposito di un strato di pochi millesimi di millimetro di materiale semiconduttore su substrati di basso costo (vetro, metallo o plastica). Il suo sviluppo sta procedendo a grandi passi e da una applicazione limitata all’inizio ai piccoli apparecchi come le calcolatrici si sta ora sempre più affermando anche per la produzione di pannelli fotovoltaici per impianti residenziali ed industriali.
Ma nella categoria del solare a film sottile rientrano tecnologie diverse. Vediamo allora di fare il punto sulle principali tecniche attualmente sul mercato.
Film sottile a base di Silicio amorfo
Questa tecnologia utilizza lo stesso principio di base dei tradizionali pannelli fotovoltaici. In questi ultimi vengono utilizzate lamine di silicio cristallino inserite in un contenitore di vetro temprato ed una intelaiatura di metallo. Nel solare a film sottile il silicio non è cristallino e può essere quindi depositato con continuità e per spessori di pochi micron (millesimi di millimetro) su superfici flessibili come lamine di metallo o plastica di piccolo spessore e poi rivestite. Il risultato è un sistema fotovoltaico meno efficiente anche se molto meno costoso. Per produrre la stessa quantità di energia di un pannello tradizionale a base di silicio cristallino occorre una superficie maggiore di un 30-40%.
A favore della tecnologia a film sottile di silicio amorfo c’è però il fatto che il silicio amorfo ha maggiore capacità di trasformare la luce solare rispetto al silicio cristallino sia in condizione di sole forte e temperatura elevata sia con sole debole e bassa luminosità.
Alcuni studi condotti sull’argomento hanno portato alla conclusione che, su base annua, con il silicio amorfo si produce più energia per ogni watt di picco rispetto alle altre tecnologie.
Film sottile a base di Telluluro di cadmio
Il tellururo di cadmio è un composto chimico con proprietà di semiconduttore, formato da due elementi cadmio e tellurio. Nella produzione di film fotovoltaico il telluluro di cadmio può essere depositato su substrati trasparenti che vengono montati al posto di finestre o come coperture di edifici .
Il fotovoltaico basato su film sottile di telluluro di cadmio è caratterizzato da un maggior rendimento rispetto al silicio amorfo ( 10-11% rispetto a 6-8% ) e costi molto bassi rispetto ai pannelli tradizionali in silicio mono o policristallino ( fino ad 1/3 ).
Questa tecnologia, su cui in Italia ha investito Arendi del gruppo Marcegaglia, appare dunque come la soluzione ideale per l’abbattimento significativo del costo dei pannelli e la diffusione su più larga scala del fotovoltaico.
Tuttavia lo sviluppo della tecnologia del telluluro di cadmio è frenato dal problema della tossicità del materiale, in particolare del cadmio. Il problema non è tanto legato all’utilizzo dei pannelli quanto al loro smaltimento. L’attesa definizione di norme proprie e sicure per la rimozione e lo smaltimento dei pannelli ormai esauriti costituisce attualmente un limite alla diffusione di questa tecnologia.
Film sottile a base di CIGS
CIGS è un acronimo che sta per Copper (rame), Indio, Gallio, Selenio o più correttamente nella traduzione in italiano: Seleniuro di rame, indio e gallio.
E’ una tecnologia su cui si sta investendo molto in tutto il mondo. Recenti risultati, grazie anche all’uso delle nano-tecnologie per ottimizzare la deposizione del materiale semiconduttore sul substrato, permettono di avere pannelli con quasi la stessa efficienza energetica delle tradizionali celle di silicio, ma con un costo di gran lunga inferiore. Si ottengono film di un solo micron di spessore contro i circa 300 micron delle lamine di silicio cristallino. Ecco i vantaggi dichiarati:
- efficienza, 14-15 % di rendimento
- basso costo, si parla di meno di 1 € per Watt installato
- facilità di installazione grazie alla flessibilità dei materiali di supporto
- durata nel tempo, 25 anni di garanzia.
E’ facile quindi capire come la tecnologia del film sottile a base di CIGS è quella oggi più promettente poiché assicura contemporaneamente basso costo ed efficienza.
Shell, Nanosolar, Honda stanno investendo molto in questa tecnologia e dichiarano di poter produrre pannelli a costi pari ad 1/10 di quelli tradizionali.
In particolare Nanosolar, che ha alle spalle il sostegno finanziario dei fondatori di Google, ha avviato in California un grande stabilimento di produzione con questa tecnologia ed ha annunciato la realizzazione nella zona a sud di Berlino di un impianto fotovoltaico da 1 MW.
Che sia questa la strada del fotovoltaico del futuro e soprattutto dei pannelli low cost? Sono in molti a sperarlo!
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