Giovanni Notaro • Messo a punto dall’Istituto di Parma un processo di produzione di celle solari a film sottile che, funzionante a bassa temperatura, consente di utilizzare un’ampia gamma di substrati
È banale ripetere che il sempre maggior ricorso alle cosiddette energie pulite è diventato un obbiettivo prioritario per la maggior parte dei Paesi a maggior consumo di energia ma, proprio per questo, le tecnologie per i sistemi di produzione su scala industriale di energia a basso impatto – in primis nel settore solare-fotovoltaico – sono proprio in questi Paesi al centro dell’attenzione.
In tale ambito, un sostanziale passo avanti verso la produzione a basso costo di moduli fotovoltaici innovativi, è stato realizzato dall’Istituto dei materiali per l’elettronica ed il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche di Parma (Imem-Cnr) che ha messo a punto film sottili di diseleniuro di rame, indio e gallio.
Spiega Massimo Mazzer, coordinatore del Gruppo di ricerca dell’Imem-Cnr che “questo materiale policristallino, noto con l’acronimo di CIGS, è ideale per applicazioni fotovoltaiche soprattutto perché assorbe la luce in modo molto efficiente; è però complesso da sintetizzare sotto forma di film sottile mantenendo le necessarie caratteristiche di composizione chimica e di struttura cristallina. Finora per la deposizione dei film si è ricorsi a processi di sintesi complessi, che richiedono numerosi passaggi in condizioni anche molto diverse di temperatura e pressione: la produzione su scala industriale di moduli fotovoltaici a base di CIGS non è pertanto decollata a causa degli alti costi”.
Il gruppo di ricerca ha invece sviluppato un processo “che consente di depositare film sottili di CIGS, con un unico passaggio a temperature di circa 270°C, molto più basse dell’attuale limite inferiore di circa 400°C dichiarato da altri centri di ricerca e industriali in tutto il mondo; questo importante risultato è stato ottenuto grazie ad una tecnica che utilizza delle scariche elettriche controllate per vaporizzare istantaneamente il CIGS dalla superficie di un lingotto e trasferirlo sul substrato della cella solare. Nei laboratori dell’Imem siamo riusciti a controllare le proprietà termodinamiche di queste nuvole di atomi generate dagli impulsi elettronici fino a ottimizzare la formazione e la crescita del film sottile”.
In termini di efficienza, il 15% ottenuto col nuovo processo è allineato ai migliori risultati sinora raggiunti su scala industriale “ma ci aspettiamo di riuscire a colmare ulteriormente il gap con l’attuale record mondiale del 20,3% ottenuto in laboratorio dai ricercatori dello Zsw di Stoccarda”, conclude Mazzer. “Uno dei principali vantaggi che derivano dall’abbattimento delle temperature è la possibilità di produrre celle solari a film sottile di CIGS su un’ampia gamma di substrati, tra cui nastri metallici o materiali plastici flessibili, realizzando per esempio prodotti fotovoltaici da integrare nell’edilizia, dove si consumano i due terzi circa di tutta l’energia elettrica distribuita dalla rete”.
La ricerca ha avuto il supporto del Ministero dello Sviluppo economico nell’ambito del «programma Industria 2015» ed è stata pubblicata su Applied Physics Letters.
Giovanni Notaro
