È un brevetto dell’Università di Parma. Si tratta di pannelli fotovoltaici trasparenti, che possono essere montati come vetri di finestre o come coperture di edifici e che producono elettricità dal sole ad un costo ben più basso rispetto alle tradizionali celle al silicio. Si chiamano film sottili, sono stati inventati e prodotti in Italia e sono una novità molto interessante. La nuova tecnologia è stata presentata nel corso di un convegno organizzato dal Ministero dell'Ambiente e dedicato ai progetti innovativi co-finanziati dal Ministero in alcuni paesi del Mediterraneo: Israele, Egitto, Tunisia, Algeria e Marocco. I "film sottili" sono formati da una pellicola trasparente simile a quella per gli alimenti, chiusa fra due lastre di vetro. La pellicola, a base di telloruro di cadmio, colpita dai raggi del sole produce elettricità. Rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche al silicio, il film sottile costa cinque volte meno ed è più efficiente: assorbe infatti il 12% dell'energia solare, contro l'8% scarso dei pannelli tradizionali. Il risultato finale è un costo di produzione dell'elettricità inferiore a un euro per watt: quello delle celle al silicio è sui cinque euro per watt. I film sottili sono già utilizzati in Germania e California. Quelli sperimentati dall'Italia però sono un brevetto dell'Università di Parma, che ha migliorato ancora l'efficienza e ridotto i costi. I pannelli sono stati sperimentati nei paesi mediterranei del Maghreb e del Medio Oriente. Quindi, è stata avviata la produzione industriale, affidata alla lombarda Marcegaglia Energy. I primi modelli saranno sul mercato alla fine del 2008. Le possibilità di utilizzo sono vastissime. I film sottili possono essere usati come vetri di finestre, oppure posti sulle facciate o sui tetti dei palazzi. L'elettricità può essere consumata direttamente nell'edificio, oppure venduta a un operatore energetico e messa in rete. Nel corso del convegno è stata presentata anche un'altra tecnologia di utilizzo dell'energia solare, quella "a concentrazione", sperimentata soprattutto in Israele. I pannelli in questo caso si limitano a raccogliere il calore, che produce vapore acqueo. Quest'ultimo può essere usato per produrre energia attraverso piccole turbine, oppure, con apposite tecnologie, per riscaldare o raffreddare gli ambienti, facendo risparmiare elettricità.

I pannelli fotovoltaici a film sottile

Il 23 gennaio è stato presentato a Bagheria, in Sicilia, il nuovo polo di ricerca sulle tecnologie di conversione fotovoltaica chiamato "Sicily´s Photovoltaics Research Pole". Il centro di ricerca sarà costituito da CNR e ISEM, un Istituto consortile sostenuto dal comune di Bagheria e Confindustria Siciliana. Tra gli obiettivi dell'attività del Centro, lo sviluppo di tecnologie di conversione fotovoltaica destinate a promuovere un utilizzo diffuso dell'energia da questa fonte. In occasione della presentazione del Polo di ricerca saranno già presentati nuovi pannelli più leggeri, resistenti ed economici, veramente alla portata di tutti. Da quanto è dato sapere, si tratterà di celle solari “di plastica” basate sulla tecnologia dei polimeri fotovoltaici, cioè film trasparenti stampati su rullo come un normale foglio di giornale. A differenza dei classici “wafer” di silicio, spessi, fragili e molto costosi, le nuove celle solari su film polimerico sono costituite da materiale foto-attivo sottile che viene stampato su un rullo e perciò con costi di produzione di gran lunga inferiori (si parla di un abbattimento dei costi di produzione fino al 90%). Il loro basso costo, la flessibilità meccanica e l'alto grado di trasparenza consentiranno una facile applicazione a tetti, pareti verticali e vetri di finestre. Le celle solari di ultima generazione che verranno presentate a Bagheria costituiscono una innovazione tecnologica rivoluzionaria, e non semplicemente evolutiva, sembrano dunque offrire grandi speranze per un mondo più pulito e meno dipendente dal petrolio. Vedi anche il brevetto ENEA su questo sito.

In Germania, un mega impianto da 40 MW a film sottile

Sarà realizzato in Sassonia (Germania), dalla Juwi Solar GmbH, un impianto fotovoltaico da 40 MW. Il progetto, del valore di 130 milioni di euro, prenderà avvio nel secondo trimestre del 2007 e, una volta ultimato, circa 30 mesi più tardi, diverrà uno tra i più grandi impianti fotovoltaici mai costruiti. Per l’intero sistema sarà utilizzato un totale di 550.000 moduli ad alta efficienza e con tecnologia a film sottile. A produrli sarà l’americana First Solar, azienda leader nei sistemi fotovoltaici di seconda generazione. Ogni anno l’impianto tedesco, che sarà finanziato dalla Saxon LB, produrrà circa 40 milioni di kWh di energia pulita, evitando così l’emissione di 25.000 tonnellate di gas serra in atmosfera. La componente fotovoltaica delle celle che caratterizzerà l’impianto in via di costruzione sarà costituita da un sottilissimo film semiconduttore, dell’ordine dei 3 micron, in CdTe (tellururo di cadmio). La tecnologia adottata è certificata ISO 14001 e, oltre a vantare un’elevata efficienza nella conversione della radiazione solare in energia elettrica, è caratterizzata da bassi costi di produzione. Il cadmio utilizzato dalla First Solar per la realizzazione dei film sottili deriva direttamente dai prodotti di scarto delle attività di estrazione e fusione dello zinco. Dal punto di vista ambientale il recupero del cadmio elementare e la sua trasformazione in semiconduttore stabile previene la sua emissione e riduce l’impatto ambientale dei processi estrattivi. Il sistema è configurato in modo tale che, una volta giunto alla fine del suo ciclo di vita le diverse parti possano essere riciclate e riutilizzate. Non solo. La First Solar è impegnata in un processo di miglioramento continuo del prodotto: l’ottimizzazione del processo produttivo e l’aumentata efficienza di conversione consentono di ridurre il periodo di ritorno energetico; la riduzione dello strato semiconduttore minimizza l’utilizzo di materia prima; il miglioramento del processo produttivo e la conversione dei processi di deposizione (dai precedenti processi chimici si è passati a sistemi a secco), consentono di ridurre gli scarti di produzione; il recupero del prodotto dismesso e il riciclo dei materiali sono migliorati grazie allo sviluppo di processi di rimozione del metallo a secco e alle tecnologie che consentono una purificazione del cadmio con standard che consentono l’immediato riutilizzo nei sistemi fotovoltaici.

Il fotovoltaico tradizionale.

Tornando comunque al silicio, che è la tecnologia che al momento è in assoluto la più diffusa, occorre sapere che il materiale di partenza è in genere un minerale (carbone, per esempio) dal quale si estrae, attraverso vari procedimenti di purificazione, il cosiddetto “silicio di grado solare“. A questo punto, operando opportunamente, si crea una sorta di salsicciotto del diametro di quindici centimetri circa, e lungo un metro o un metro e mezzo (silicio monocristallino), oppure un blocco molto consistente di silicio policristallino. È facile comprende perché questa tecnologia sia così costosa. Viene infatti utilizzata una gran quantità di materia prima. Inoltre, del blocco di partenza ne va sprecato attorno al 40% per il taglio, che “affetta” materialmente le lamine sottilissime di silicio.
La materia prima Per costruire un pannello fotovoltaico è necessaria una quantità tale di silicio quanta ne basterebbe per qualche migliaio di computer. Le fettine di silicio ottenute subiscono un trattamento di metallizzazione sulla parte posteriore, mentre sulla parte anteriore si interviene con fosforo e altro per favorire la migrazione degli elettroni, il cui movimento sarà responsabile del circuito elettrico. Il procedimento appena descritto richiede grandi investimenti in macchinari e in conoscenze specifiche in tecnologia, come si può facilmente immaginare, coperta da brevetto.
Conclusioni Le tecnologie relative ai pannelli solari sono di diverso tipo. Diverse sono anche le prestazioni. Ogni tipologia di pannello ha infatti un proprio range di prestazioni sensibilmente diverse, con un margine di variabilità abbastanza ampio. Per esempio, un pannello da 1,60 m x 85 cm (modulo standard da 72 celle) può avere una potenza che varia tra 150 e 180 W. Ciò è dovuto alla qualità dei componenti delle singole celle. Le celle vengono infatti fornite sulla base di una scala di prestazione, che può fare variare anche notevolmente il prezzo.

Prezzo e prestazioni

Le offerte “stracciate” quando si acquista un impianto solare possono nascondere qualche sorpresa. E quest’ultima potrebbe annidarsi nella resa dei singoli pannelli che sarebbero appunto “economici” a causa del loro scarso rendimento. Una scelta di cui ci si potrebbe pentire amaramente nel tempo, essendo l’impianto programmato per oltre trent’anni o più. Sarebbe quindi opportuno che il venditore specificasse l’effettiva prestazione di ogni pannello e dell’impianto nel suo complesso.