CPVMatch, acronimo di Concentrating Photo Voltaic Modules using Advanced Technologies and cells for Highest efficiencies, è uno dei progetti di ricerca inserito nel programma Horizon 2020 che, dal 2015 a oggi, ha impegnato i ricercatori del laboratorio fotovoltaico a concentrazione di RSE – Ricerca sul Sistema Energetico – di Piacenza. L’obiettivo del progetto, finanziato con 5 milioni di euro dalla Commissione europea, è stato lo sviluppo di nuove celle solari e moduli fotovoltaici a concentrazione, con l’obiettivo di migliorarne l'efficienza e ridurre i costi della tecnologia.

Dal 21 al 23 novembre i laboratori di Piacenza di RSE, in località Le Mose inseriti nel Tecnopolo piacentino, ospiteranno il meeting finale del progetto a cui hanno partecipato 4 diverse nazioni Europee: Germania, Francia, Spagna e Italia. CPVMatch è stato coordinato dall’istituto tedesco Fraunhofer ISE e ha coinvolto per la Spagna l’Università Politecnico di Madrid e la Fundacion Tecnalia Research&Innovation, i francesi diCEA e Cycleco, i tedeschi di Azur Space e AIXTRON e per l’Italia, oltre a RSE, anche ASSE Srl.

La concentrazione fotovoltaica (CPV) offre la possibilità di raggiungere i più alti rendimenti fra le tecnologie fotovoltaiche e permette di ridurre fortemente la quantità del materiale semiconduttore necessario alla conversione della luce in energia elettrica. CPVMatch ha consentito direalizzare dispositivi fotovoltaici riducendone le dimensioni di qualche mm2, mentre per i moduli fotovoltaici a concentrazione sono stati sviluppati dei prototipi che hanno permesso di produrre più di 330 W/m2, contro i 150-190 W/m2 prodotti dai moduli al silicio cristallino oggi presenti sul mercato, che nel giro di qualche anno, potranno convertire fino al 40% dell’energia solare in energia elettrica. 

«Per aumentare l’efficienza di conversione – spiega Gianluca Timò, ricercatore di RSE e responsabile del progetto sulle tecnologie di frontiera, – sono state studiate celle solari a 4 giunzioni. Si tratta di dispositivi che sfruttano quattro diversi materiali semiconduttori per migliorare la cattura della luce e aumentare la tensione del dispositivo. La radiazione solare viene concentrata grazie a nuovi specchi e nuove lenti che hanno permesso di aumentare il fattore di concentrazione da 460 a più di 800 soli. Vale a dire che la luce solare è stata concentrata sulle celle solari con una intensità 800 volte superiore a quella presente nelle condizioni standard di 1000 W/m2.. Con questo progetto RSE ha contribuito in modo significativo a sviluppare una tecnologia a basso impatto ambientale, a costi contenuti, che può già oggi contribuire in maniera decisiva al nostro fabbisogno energetico».

La questione costi realizzativi, decisiva per uno sviluppo industriale delle celle solari a 4 giunzioni, è stata affrontata da RSE con lo sviluppo di un nuovo processo di deposizione che ha permesso di combinare i diversi materiali semiconduttori e attraverso l’uso delle nanotecnologie ha ridotto le perdite per riflessione. RSE è inoltre stata protagonista nel progetto di specchi innovativi e nella realizzazione di un sensore intelligente che è stato integrato nel modulo fotovoltaico per migliorare l’accuratezza nell’inseguimento del sole.

A fine del 2017, nel mondo, sono stati installati quasi 400 MW di sistemi CPV rispetto ai ben più significativi 415 GW d’installazioni con moduli fotovoltaici tradizionali al silicio. Nonostante la differenza in termini di volume di fabbricazione, i costi di produzione di energia con la tecnologia CPV sono già vicini al fotovoltaico al silicio. Attualmente, con volumi di produzione moderati di 100 MWp /anno, si stima un costo fra 0.6 Euro/W, mentre in proiezione, con volumi di produzione più consistenti intorno al GW, si prevede un costo finale di 0.35 Euro/W che renderebbe ancora più competitiva questa tecnologia nella quale l’Italia, anche grazie al lavoro dei ricercatori del centro RSE di Piacenza è certamente all’avanguardia.