Le prime celle fotovoltaiche sono state messe a punto nel lontano 1954 e fin dal primo momento la scelta del materiale foto-sensibile è caduta sul silicio per via del suo elevato grado di efficienza nel trasformare la radiazione solare in energia elettrica.
Di contro però l’uso del silicio, tecnologia fotovoltaica di prima generazione, si è accompagnato con due problemi: il suo costo elevato a causa del complesso processo di produzione e l’ingombro dei pannelli che non sempre si armonizzano con le strutture che li ospitano.
L’obiettivo di realizzare pannelli fotovoltaici più economici ha spinto a sviluppare una seconda generazione di fotovoltaico: i pannelli solari a film sottile basati fondamentalmente su un composito di Rame, Indio, Gallio e Selenio (CIGS). La tecnologia del film sottile consente di ottenere pannelli a più basso costo su substrati flessibili e sottili ma con efficienze che oggi si aggirano intorno al 12%.
Lavorando ancora a minimizzare i costi di produzione dei pannelli a film sottile si può ipotizzare che questi potranno essere utilizzati con la duplice funzione di produzione di energia e di copertura degli edifici al posto delle tegole.
Ma anche per questa tecnologia esiste un problema. Si ritiene che, se non si riusciranno a migliorare i rendimenti di produzione dell’Indio durante la sua fase di estrazione, la disponibilità di questo elemento potrà limitare la produzione di CIGS una volta raggiunta la quota di alcune decine di Gigawatt.
Ma ecco in vista le tecnologie fotovoltaiche di terza generazione, ancora in una fase di sviluppo ma in rapida crescita. Tra le più promettenti le cosiddette DSC, Dye Sensitive Cells (celle a colorante sensibile) o celle Graetzel dal nome dello scienziato svizzero Michael Graetzel che le ha sviluppate. In questo caso il principio di funzionamento è diverso da quello del silicio, le Dye Sensitive Cells sono celle fotochimiche che convertono luce in elettricità con un processo molto simile alla fotosintesi. Semplificando molto si può dire che:
- le celle hanno una struttura a sandwich con le due superfici esterne che fungono da polo negativo e positivo
- all’interno il materiale attivo è un colorante organico fotosensibile distribuito su una base estremamente sottile di biossido di Titanio ( TiO2)
- colpito dalla luce il colorante emette un elettrone che trasferisce al TiO2
- si stabilisce un flusso di elettroni tra i due elettrodi e si genera energia elettrica
La tecnologia DSC è estremamente promettente ed ha il grande vantaggio di basarsi su materiali a basso costo, facili da produrre e disponibili. Le celle possono essere anche trasparenti e costituiscono un interessante materiale per l’edilizia (coperture, finestre etc). L’efficienza allo stato attuale è ancora bassa ma si sta lavorando per aumentarla fino a raggiungere la grid-parity .
E’ da attendersi che la disponibilità dei materiali, la significativa diminuzione dei prezzi, e la versatilità d’uso de pannelli di terza generazione costituiscano le condizioni per una decisa crescita del fotovoltaico in un futuro prossimo.
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