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Il fotovoltaico del futuro sarà sempre più low cost grazie alle nuove celle solari a film sottile realizzate presso l'Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche di Parma (Imem-Cnr).

Costruite con un materiale noto come Cigs, le celle avranno il vantaggio di funzionare a bassa temperatura e vantano l'utilizzo di un'ampia gamma di substrati. Il gruppo di ricerca del Cnr è riuscito a trovare il modo di produrre tali celle in maniera più semplice ed economica. Il Cigs infatti è un materiale già noto ma difficile da sintetizzare sotto forma di film sottile e con le caratteristiche di composizione chimica e di struttura cristallina che lo rendono interessante sotto il profilo della resa energetica.

I ricercatori del Cnr hanno però 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”. L'abbassamento delle temperature ha permesso agli scienziati 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.

Come? Attraverso 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” spiega Massimo Mazzer dell’Imem-Cnr.

Secondo quanto confermato dagli stessi ricercatori, in termini di efficienza energetica, il 15% ottenuto col nuovo processo è in linea con i migliori risultati raggiunti finora su scala industriale anche se l'auspicio è quello di colmare ulteriormente il gap con l’attuale record mondiale del 20,3% ottenuto in laboratorio dai ricercatori dello Zsw di Stoccarda.

Finora per la deposizione dei film erano necessari dei processi di sintesi complessi, che hanno reso difficile e costosa la produzione su scala industriale dei moduli fotovoltaici a base di Cigs, ma grazie al nuovo metodo i costi potrebbero essere notevolmente ridotti.

Lo studio è stato pubblicato su Applied Physics Letters.

Francesca Mancuso

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