Il solare fotovoltaico (FV), per la grandissima abbondanza della fonte, la bassa emissione di CO2 sul ciclo di vita, la modularità ed il costo di produzione (ormai competitivo con le fonti energetiche basate su combustibili fossili), si propone come protagonista assoluto nello sviluppo di un sistema elettrico de-carbonizzato che permetta di contrastare i cambiamenti climatici. Lo sviluppo di tecnologie FV di nuova generazione può offrire soluzioni innovative all’utente finale, nuove possibilità all’industria nazionale del settore ed è di fondamentale importanza per raggiungere i target nazionali fissati dal PNIEC che prevedono 52 GW di potenza fotovoltaica installata al 2030 e una generazione annua di 73 TWh. Inoltre, tenendo conto degli obiettivi ancora più ambiziosi del pacchetto sul cambiamento climatico dell’UE “Fit for 55”, si prevede per l’Italia di raggiungere 64 GW di potenza fotovoltaica installata al 2030 e una generazione annua di 88 TWh. Tali obiettivi potranno essere raggiunti aumentando l’efficienza di generazione elettrica dei moduli FV, valutando nuove soluzioni che favoriscano la penetrazione del FV nel sistema elettrico e sviluppando metodologie innovative per ottimizzare la gestione di impianti FV, contribuendo così a massimizzare la produzione di energia elettrica da solare fotovoltaico.
Questo progetto integrato prevede lo sviluppo di materiali, architetture di celle solari e processi di realizzazione che consentano di ottenere celle fotovoltaiche ad alta efficienza con prospettive di ricaduta industriale. Saranno studiati materiali e processi che possano migliorare le attuali prestazioni delle celle solari ad eterogiunzione di silicio, con differenti prospettive temporali di applicazione dei risultati. Saranno, ad esempio, studiati film a base di silicio più trasparenti di quelli attualmente impiegati nelle celle solari in silicio, cresciuti con sistemi di deposizione prossimi a quelli in uso nella produzione industriale, e analizzati nuovi materiali depositati con tecniche innovative per una prospettiva di medio/lungo termine. Saranno sviluppate celle solari a film sottile di perovskite considerando processi di fabbricazione scalabili, ecosostenibili e/o la possibilità di depositare i materiali in ambienti meno controllati rispetto alle Glove Box, utilizzate attualmente per ottenere le migliori prestazioni. Le celle in perovskite saranno anche utilizzate, adattandole in maniera opportuna, per realizzare celle tandem in combinazione col silicio (perovskite/silicio) o con film sottili di CIGS (perovskite/CIGS); in quest’ultimo caso è prevista la sperimentazione su celle solari in CIGS adatte per essere impiegate in dispositivi tandem. Saranno, inoltre, eseguiti studi sul possibile utilizzo di altri materiali semiconduttori, quali materiali dei composti III-V e film sottili di nitruro (Zn-IV-N2), per essere inseriti nella componente frontale di una cella tandem in accoppiamento col silicio. Per le architetture di dispositivo tandem che presenteranno un rilevante grado di sviluppo all’interno del progetto, sarà studiata la possibilità di scalare i dispositivi su dimensioni idonee per un possibile trasferimento industriale.
Saranno, poi, sviluppate celle a concentrazione solare (CPV) a singola e a multigiunzione, adottando soluzioni che consentano di ridurne i costi di realizzazione. In particolare, si effettueranno studi di nuove strutture di celle fino a 4 giunzioni basate sui composti III-V e IV della tavola periodica, a 3 terminali, per la media e alta concentrazione. E’, inoltre, previsto lo sviluppo di moduli ibridi FV/CPV (da utilizzare in siti che non dispongono di elevate quantità di radiazione solare diretta annuale) dotati di un sistema di inseguimento solare integrato e saranno valutati nuovi metodi per la misura di tali moduli. Si prevede, inoltre, di identificare nuove configurazioni e nuovi materiali da utilizzare per le ottiche al fine di rid