Fotovoltaico e ricerca: ENEA studia l’energia solare del futuro per campagna e città

Il legame tra fotovoltaico e ricerca si dimostra più vitale che mai anche grazie al progetto integrato “Fotovoltaico ad alta efficienza”, inserito nel programma triennale 2022-2024 della Ricerca di Sistema Elettrico, condotto da ENEA in collaborazione con CNR, RSE e diverse università. Scopo del progetto è, spiega l’Agenzia nazionale,

“studiare celle solari ad alta resa realizzate con materiali, architetture di dispositivo e processi innovativi che possano essere poi utilizzate per moduli fotovoltaici sostenibili, affidabili ed efficienti, da integrare in ambito urbano, nel paesaggio e nei siti di interesse storico-architettonico, con l’obiettivo di ridurre il costo dell’energia elettrica e il consumo di suolo, favorendo il processo di decarbonizzazione del sistema energetico nazionale”.

Non solo: il team multidisciplinare coordinato dall’Agenzia nazionale lavora a soluzioni innovative in grado di integrare l’impiego della luce solare per fotovoltaico e fotosintesi, sviluppando strutture semitrasparenti a film sottile e moduli fotovoltaici semitrasparenti.

In particolare gli scienziati ENEA dei Centri ricerche di Portici (Napoli) e Casaccia (Roma) stanno lavorando allo sviluppo della nuova generazione di celle solari con la tecnologia tandem perovskite/silicio, tecnologia che si candida a essere la base del fotovoltaico del futuro.

Fotovoltaico e ricerca: perché si punta sulla tecnologia tandem perovskite/silicio

Al fotovoltaico e alla ricerca collegata lavora Paola Delli Veneri, responsabile ENEA del Laboratorio Dispositivi innovativi. È proprio lei a porre in rilievo il beneficio offerto dalla tecnologia tandem perovskite/silicio: «mettere insieme più materiali, ognuno deputato ad assorbire una parte dello spettro solare, permette di migliorare l’efficienza: è come se ogni materiale utilizzasse al meglio una determinata porzione dello spettro solare. Ciò consente di ambire a gradi di efficienza più elevati. Si consideri che l’efficienza massima raggiungibile teoricamente con una cella in silicio è circa il 30% mentre la teoria prevede che nelle celle solari tandem perovskite/silicio si potrebbe superare il 40%».

Il motivo per la scelta di questo tipo di tecnologia lo sottolinea la stessa ricercatrice: oltre a essere uno degli approcci più promettenti attualmente in studio a livello mondiale «in ENEA abbiamo già maturato un lusinghiero sviluppo per quanto riguarda le celle in silicio. Inoltre, una decina d’anni fa abbiamo iniziato a studiare le perovskiti che hanno manifestato da subito grandi potenzialità come materiale assorbitore per il fotovoltaico. La tecnologia tandem è la strada più logica e promettente. Dovrebbe essere la naturale prosecuzione di quella attuale al silicio, anche se ci vorrà tempo per arrivare a sviluppi su scala industriale e commerciale».

Solare semitrasparente: le opportunità per l’agrivoltaico e per contesti urbani

L’altro filone che lega fotovoltaico e ricerca riguarda lo studio di strutture semitrasparenti a film sottile spettralmente selettive, in grado cioè di trasmettere la radiazione solare necessaria alla crescita delle piante e di utilizzare la parte rimanente per generare energia elettrica, e lo sviluppo di moduli fotovoltaici semitrasparenti progettati da ENEA per essere inseriti in contesti di pregio. In particolare, in ambito agrivoltaico lo studio di moduli semitrasparenti deve considerare diversi aspetti: quale deve essere il grado di trasparenza per consentire alla coltura sottostante di crescere; quanta energia sia possibile produrre con un modulo semitrasparente; quale costo può avere una copertura di quel tipo; quali benefici genera sulla coltura in termini di protezione dal sole e dal caldo estivo; quale risparmio idrico può garantire».

Più in generale, su cosa si punterà sull’agrivoltaico? «La ricerca sarà a più ampio spettro, considerando che su questo tema sono diversi gli aspetti su cui indagare. Innanzitutto occorre definire come approcciare questo argomento, mettendo insieme le diverse competenze non solo in ambito tecnologico, ma anche legate alla coesistenza del sistema fotovoltaico con quello agricolo e al complessivo inserimento del sistema integrato nel paesaggio. Su questo ENEA ha maturato delle competenze interne, ma si avvale anche di collaborazioni esterne presenti in Italia per comprendere come definire e fornire utili indicazioni ai decisori e agli installatori».

In ogni caso, gli obiettivi del team di ricerca sono ambiziosi e fortemente promettenti.

Come ha affermato la stessa responsabile: «Il nostro obiettivo è migliorare le prestazioni delle celle solari e studiare soluzioni applicative che promuovano la penetrazione della tecnologia fotovoltaica nel sistema produttivo e, dunque, nel sistema elettrico. Siamo fiduciosi sulla possibilità di riuscire a superare a breve la barriera “psicologica” del 30% di efficienza per le celle tandem, avvicinandoci allo stato dell’arte mondiale della tecnologia».

Fotovoltaico e ricerca nel futuro, base possibile per una filiera industriale nazionale

Oltre al miglioramento delle prestazioni dei moduli fotovoltaici attuali e all’integrazione del fotovoltaico nel contesto urbano e rurale, gli studi pongono grande attenzione allo studio di innovazioni potenzialmente promettenti anche in un’ottica industriale di medio/lungo termine.

Tutti questi filoni di ricerca potrebbero porre le basi per lo sviluppo di una filiera produttiva nazionale di fotovoltaico “evoluto”. «L’interesse verso queste tecnologie c’è a livello industriale – conclude Delli Veneri –. Esistono diverse aziende che possono avere interesse nello sviluppo di un fotovoltaico improntato a una maggiore efficienza ed efficacia. C’è quindi tutta una catena del valore che si può sviluppare».

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