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1) LE CELLE A FILM SOTTILE          

Le celle a film sottile sono celle prodotte lavorando un materiale semiconduttore ad alta pressione e con tecnologie di vuoto, in modo da impiegare quantità molto esigue di tale materiale (spessori dell'ordine del micron). In generale, questo tipo di celle solari sono caratterizzate da bassi costi e dalla possibilità di realizzare - specie se è usato come semiconduttore il silicio - dei pannelli flessibili, adatti per ricoprire superfici curve. Le più famose celle a film sottile sono quelle in silicio amorfo, che hanno un'efficienza tipica compresa fra il 6 e l'8% e sono assai economiche: su tali celle - molto usate anche per alimentare dispositivi elettronici di consumo quali calcolatrici, orologi, etc. - gli atomi di silicio vengono deposti in forma "amorfa", cioè strutturalmente disorganizzata, caratteristica che ne permette la flessione. Altri tipi di celle a film sottile possono essere ricavati con altrettanti tipi diversi di semiconduttori: telluro di cadmio, solfuro di cadmio, arseniuro di gallio, diseleniuro di indio rame (CIS), etc.  




2) I PANNELLI A FILM SOTTILE

I pannelli fotovoltaici in film sottile sono moduli dello spessore di pochi millimetri esteticamente abbastanza simili a quelli mono e policristallini, rispetto ai quali però, oltre ad essere più economici (del 25-40% circa), hanno anche un minore rendimento e un più rapido degrado nel tempo. Ma il film sottile è una tecnologia che permette di ottenere anche vere e proprie "strisce" di materiale fotovoltaico flessibile (dunque ideale per tetti curvi), leggero e facile da integrare nella struttura a cui è destinato. L'efficienza di conversione della luce in energia elettrica da parte dei pannelli in film sottile realizzati con il silicio amorfo va dal 6 al 10% circa. In caso di ombre, rendono di più dei pannelli mono- e policristallini, e il degrado delle prestazioni non deve superare - in base alla garanzia - il 20% nei primi 20 anni di funzionamento. Come superficie occupata dai pannelli in silicio amorfo, su tetti in condizioni ideali (esposti verso Sud e inclinati di circa 30°), si consideri con i meno efficienti fino a 20 mq /kWp. 




3) LE TRE GENERAZIONI DI CELLE SOLARI

Le celle fotovoltaiche "di terza generazione" sono celle solari potenzialmente capaci di superare i limiti delle celle tradizionali: sia quelle di "prima generazione" (basate sul silicio cristallino e usate nei comuni pannelli monocristallini e policristallini), sia quelle di "seconda generazione" (basate sulla riduzione dei costi delle celle di prima generazione mediante l'impiego di tecnologie di "film sottile", usate negli attuali pannelli a silicio amorfo o, più in generale, nei moduli fotovoltaici a film sottile). A differenza delle generazioni precedenti, tuttavia, la terza generazione è abbastanza ambigua dal punto di vista delle tecnologie e dei materiali che utilizza, poiché comprende una varietà di approcci diversi che teoricamente hanno il potenziale per raggiungere l'obiettivo desiderato, e che includono, fra gli altri: le celle polimeriche e il fotovoltaico organico, le celle ibride, le celle multigiunzione (usate nel fotovoltaico a concentrazione) e a tandem, le celle a nanocristalli, le celle basate sui quantum dots, etc.  






4) LE CELLE ORGANICHE        

Il fotovoltaico organico è una nuova tecnologia che usa pigmenti organici al posto dei semiconduttori inorganici, consentendo un abbattimento dei costi senza però un aumento di efficienza. Una cella fotovoltaica organica utilizza un'elettronica organica, basata su polimeri organici conduttori o su piccole molecole organiche per l'assorbimento della luce ed il trasporto della carica. Ciò permette di combinare la flessibilità delle molecole organiche con la plastica, che ha bassi costi di produzione e può esserne ricoperta con un "film". Il coefficiente di assorbimento di luce delle molecole organiche è elevato, perciò una grande quantità di luce può essere assorbita con una piccola quantità di materiale. I principali svantaggi delle celle organiche sono costituiti dalla bassa efficienza (circa il 3-6%), dalla bassa stabilità (per quanto riguarda ossidazione, riduzione, ricristallizzazione e variazioni di temperatura, che possono degradare il dispositivo nel tempo) e dalla bassa robustezza rispetto alle celle inorganiche.     




5) IL POTENZIALE DEL NUOVO "FILM SOTTILE"

Le nanotecnologie, affrontando uno ad uno i vari problemi legati alle celle innovative su cui si fa oggi ricerca, permetteranno nei prossimi anni di realizzare dei film sottili (e in alcuni casi anche delle vernici) di celle fotovoltaiche leggere, robuste, flessibili, efficienti e potenzialmente poco costose. Ad esempio, le nanostrutture composte da quantum dots in silicio di diverse dimensioni - ciascuna delle quali interagisce con una determinata frequenza dello spettro solare - potranno consentire di sfruttare con grande efficienza una larga porzione dello spettro della luce solare, un po' come avviene nelle celle multigiunzione usate nei pannelli e nei sistemi fotovoltaici a concentrazione. Più in generale, realizzando opportuni strati di materiale sottili a livello di nanoscale, e sovrapponendo fra loro più strati di diverso spessore sensibili a frequenze di luce diverse, con le celle solari di nuova generazione sarà possibile assorbire fino a 10 volte più energia di quanto inizialmente fosse ritenuto possibile.     
 

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