Storia di una cella solare

Se guardiamo indietro ai progressi compiuti dalla tecnologia solare nella fabbrica 3Sun Gigafactory, il cammino percorso in appena dieci anni ci dà le vertigini. La protagonista di questa eccezionale storia è la cella fotovoltaica, l’elemento base di cui sono composti i pannelli solari. L’avventura di 3Sun Gigafactory a Catania è cominciata nel 2010 con la tecnologia a film sottile di silicio: i moduli avevano un’efficienza intorno al 10% e una durata di 25 anni, che erano valori di tutto rispetto. Per allineare una fabbrica neonata ai grandi produttori esteri (soprattutto asiatici), ci siamo affidati a una società leader nel settore: la giapponese Sharp, socia del consorzio che ha dato vita a 3Sun Gigafactory. Già da subito infatti il nostro approccio era quello dell’Open Innovation, adottato dal Gruppo Enel: siamo aperti alle idee innovative provenienti anche dall’esterno creando collaborazioni che ci consentano di raggiungere un obiettivo comune, un futuro più sostenibile. Siamo stati bravi a imparare e già all’inizio delle attività produttive avevamo una fabbrica all’avanguardia: eravamo pronti per guardare avanti, ormai da veri pionieri. L’ultimo dei sette milioni di pannelli a film sottile è uscito dalla nostra fabbrica il 25 ottobre 2017: abbiamo voluto scommettere sulle grandi potenzialità di un modello più innovativo, quello dei pannelli bifacciali. Erano considerati un prodotto di nicchia, e noi siamo stati gli apripista: gli altri produttori ben presto ci hanno seguito su questa strada, a conferma del ruolo di Enel nell’indirizzare i mercati. Sempre un ruolo da apripista I pannelli bifacciali utilizzano sia la luce che incide sul fronte sia la luce, riflessa e diffusa dal terreno, che arriva sul retro del pannello. Il vantaggio principale è un aumento fino al 20% dell’energia prodotta a parità di superficie occupata. Inoltre, i nuovi moduli sviluppati sono più resistenti ai fattori esterni, durano di più (fino a 30 anni) e sono costruiti in modo da rendere più agevole il riciclo di materiali. Ogni traguardo, quando si ragiona in termini di innovazione continua, è anche un punto di partenza. Così per noi il pannello bifacciale era una tappa verso un modello ancora più avanzato: quello bifacciale a eterogiunzione (HJT), che ha un’efficienza del 20% e una durata di vita garantita che raggiunge i 35 anni. In questo caso il nostro partner di eccellenza è stato il CEA-INES (l’Institut National de l’Énergie Solaire francese), con cui abbiamo sviluppato una tecnologia in grado di convertire più luce in energia. I risultati non si sono fatti attendere. All’inizio del 2020 la nostra cella solare HJT ha raggiunto un’efficienza del 24,63%: un record mondiale assoluto. Un valore ancora più significativo se si pensa che è stato raggiunto su una cella non sperimentale, ma realizzata con attrezzature e processi industriali. Per dare un’idea di quanto sia notevole questo dato, basti pensare che le celle al silicio hanno un limite teorico di efficienza intorno al 28%-29%, mentre il limite massimo raggiungibile in pratica è del 26%-27%. Lavoro in Tandem Per superare questi limiti bisogna tornare a lavorare sull’architettura tecnologica della cella, passando dalla cella in silicio alla cella Tandem, composta – come suggerisce il nome – da due celle che lavorano insieme per ottenere una maggiore efficienza. Noi puntiamo su un sistema che usa come cella superiore una cella a perovskite e come cella inferiore la nostra cella HJT al silicio. Mentre le celle in silicio utilizzano, della luce solare, solo la radiazione nella lunghezza d’onda del rosso, quelle a perovskite catturano quella blu. In questo modo la cella Tandem, utilizzando entrambe le componenti, migliora le prestazioni rispetto alle due celle di partenza, con un’efficienza che può superare il 30%. Anche in questo caso stiamo sviluppando la nuova cella Tandem in pieno spirito “Open Innovation”, con il contributo di aziende e centri di ricerca di eccellenza internazionali. Nell’ambito di una di queste collaborazioni, stavolta con partner italiani (l’ENEA, il centro CHOSE dell’Università di Roma “Tor Vergata”, l’Istituto di Struttura della Materia del CNR e la società BeDimensional, spin-off dei Graphene Labs dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova), abbiamo ottenuto una cella Tandem con un’efficienza del 28%, utilizzando come cella inferiore la nostra cella HJT a cui è stata sovrapposta meccanicamente una cella in perovskite realizzata in laboratorio. È un risultato di grande rilievo soprattutto considerando che la cella HJT usata non è un modello di laboratorio, ma una cella prodotta nella nostra linea industriale: è la conferma delle potenzialità della tecnologia Tandem. Siamo sulla strada giusta e più vicini al passaggio alla produzione su scala industriale: adesso ci attende questo passo ulteriore, che permetterà un salto nella produzione di energia pulita e dunque imprimerà una forte accelerazione allo sviluppo sostenibile. Anche stavolta il traguardo raggiunto è anche e soprattutto un punto di partenza, e il cammino che ci attende sarà altrettanto sfidante di quello che abbiamo compiuto.

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