Sviluppare moduli fotovoltaici flessibili, integrabili in elementi architettonici (BIPV) [1]e in prodotti industriali (PIPV)[2] e sostenibili, grazie all’utilizzo esclusivo di elementi non tossici e abbondanti in natura. È l’obiettivo del progetto europeo CUSTOM-ART [3], finanziato dal programma Horizon 2020 con 7 milioni di euro, al quale partecipano ENEA e altri 15 partner [4] tra aziende ed istituti di ricerca di 10 Paesi europei.
Nello specifico, CUSTOM-ART si propone di portare la tecnologia dei moduli in kesterite, che è un composto semiconduttore formato da rame, stagno, zinco, zolfo e selenio, ad un grado più elevato di maturità, con il raggiungimento del TRL [5] 7 risp etto all’attuale 4,5, attraverso efficienze di conversione molto competitive (20% a livello di cella e 16% a livello di modulo ) e di lunga durata (oltre 35 anni ), ad un costo di produzione ridotto (inferiori a 75 €/m2 ). Inoltre il progetto prevede lo sviluppo di moduli flessibili sia opachi (su supporti di acciaio o polimerici) che semitrasparenti (su supporto polimerico) ingegnerizzati in modo da rendere il loro ciclo di vita compatibile con un approccio di economia circolare.
A livello operativo, i ricercatori ENEA sanno impegnati in numerose attività, tra le quali: ottimizzazione del materiale di base tramite modifiche alla sua composizione chimica, introduzione di elementi alcalini e miglioramento delle tecniche di sintesi; esplorazione di nuovi materiali per la realizzazione del contatto frontale e posteriore della cella in kesterite; studio dei meccanismi di degradazione dei dispositivi sottoposti a stress-test; partecipazione alla costruzione e alla interpretazione di un Life Cycle Assessment che includa il processo di fabbricazione, il recupero dei materiali o il loro smaltimento e un’analisi dei costi per identificare l’impatto economico delle varie soluzioni sviluppate; supporto alla divulgazione dei risultati del progetto e alla stesura del piano per il loro sfruttamento al fine di valorizzare il know-how generato.
“I moduli flessibili saranno basati su materiali semiconduttori con la struttura cristallografica delle kesteriti, tra i materiali più promettenti per la realizzazione di moduli fotovoltaici inorganici a film sottile contenenti elementi chimici non tossici,” spiega Alberto Mittiga, del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA e referente del progetto per l’Agenzia. “La possibilità di essere depositati su substrati flessibili oltre alle buone efficienze di conversione, stabilità nel tempo e bassi costi di produzione, rende questi dispositivi un prodotto ideale per sostituire gli elementi passivi nei settori dell’architettura, della mobilità e dell’arredo urbano e contribuire alla realizzazione dei “Near Zero Energy Buildings” e “Net Zero Energy Districts”.
[1] Building-integrated photovoltaics
[2] Product integrated photovoltaics
[3] Disruptive kesterites-based thin film technologies CUSTOMised for challenging ARchiTectural and active urban furniture applications
[4] IREC Fundació Institut de Recerca en Energia de Catalunya (Spagna), IMEC (Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (Belgio), EMPA (Eidgenoessische Materialpruefungs Und Forschungsanstalt (Svizzera), HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien Und Energie (Germania), IPC (Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites (Francia), Università di Tallin (Estonia), Università di Oldenburg (Germania), Università di Oxford Brookes (Regno Unito), Università di Uppsala (Svezia), Crystalsol Ou (Estonia), Imra Europe Sas (Francia), Ayesa Advanced Technologies SA (Spagna), Eco Recycling Srl (Italia), Sunplugged – Solare Energiesysteme GmbH (Austria), RESCOLL (Francia), Kunststoffverarbeitung Schiestl GmbH (Austria).
[5] Technology Readiness Level. Indica una metodologia per la valutazione del grado di maturità di una tecnologia e si basa su una scala di valori da 1 a 9
