Strati ottici avanzati per la tecnologia delle celle solari a film sottile
Gli obiettivi stabiliti dall'UE per l'energia e l'ambiente sono molto ambiziosi. Uno dei pilastri di questa politica è la realizzazione dell'iniziativa "20-20-20" entro l'anno 2020, cioè la riduzione del 20 % delle emissioni dei gas serra, l'aumento del 20 % del contributo dato dalle energie rinnovabili e la crescita del 20 % dell'efficienza energetica. La tecnologia fotovoltaica ha le potenzialità per fornire un contributo importante al raggiungimento di questi livelli, in particolare nei paesi dell'Europa centrale e nel Mediterraneo, tuttavia, nonostante i grandi progressi registrati negli anni più recenti, per rendere questa energia alternativa rinnovabile competitiva sul mercato libero, bisognerà riuscire a ridurre ulteriormente i costi. Gli scienziati si sono quindi messi al lavoro per ottimizzare l'efficienza e i costi di queste promettenti tecnologie e dimostrare la produzione su larga scala, grazie al finanziamento fornito dall'UE al progetto HELATHIS. Il consorzio si è concentrato in particolare sulle strategie di confinamento ottico per il silicio amorfo (a-Si) e il silicio microcristallino (mc-Si), che costituiscono le tecnologie per celle solari a film sottile più avanzate, attualmente nella fase di laboratorio. I partner del progetto hanno identificato i fattori che ottimizzano le proprietà degli strati di ossido conduttivo trasparente (TCO) o strati ottici, che sono presenti sul livello di contatto anteriore e riflettente posteriore, per mantenere le efficienze anche nella produzione di aree di deposizione di grandi dimensioni. Nel caso dell'abbinamento di strutture a-Si/mc-Si, è stato preso in considerazione anche l'impiego di uno strato riflettente intermedio. Il team di HELATHIS ha dimostrato la maggiore efficienza del proprio vetro TCO grazie a un processo di fabbricazione ottimizzato, che ha permesso di ottenere una trasmissione ottica maggiore del 2 %. Inoltre, l'intera produzione del modulo di vetro TCO è stata spostata dal Giappone al Belgio, con un vantaggio importante per l'economia dell'UE. Per un'area molto ampia di moduli a-Si di 5,7 metri quadrati, gli studiosi hanno dimostrato un'efficienza stabilizzata dell'8 %. In campioni in piccola scala è stato possibile ottenere vari risultati interessanti, che indicano le aree a cui indirizzare le future attività di ricerca. Il progetto ha infine sviluppato una tecnica di imaging a infrarossi per valutare la qualità elettrica di ogni modulo al termine del processo di produzione e per rilevare le aree difettose, applicandola con successo nella linea di produzione di uno dei partner. I risultati ottenuti da questa iniziativa hanno favorito la produzione su scala industriale, sul territorio dell'UE, di vetro TCO migliorato, con un miglioramento dell'efficienza delle celle solari fabbricate dai partner. I promettenti progressi ottenuti in laboratorio dovrebbero aprire la strada a processi di deposizione su aree di grandi dimensioni, con un impatto importante sulla diffusione sul mercato della tecnologia fotovoltaica avanzata a film sottile.
