Nanotecnologie e fotovoltaico: the next disruptive technology

13, Marzo, 2007 in Fonti rinnovabili, Innovazione

Riporto questo articolo da Affari e Finanza di lunedì scorso. Le nanotecnologie applicate al fotovoltaico saranno la prossima Disruptive Technology? Certo, se potranno permettere quello che promettono di fare, il fotovoltaico abbinato alla produzione di idrogeno potrà veramente permetterci di superare l’era dei combustibili fossili. 

ALESSANDRO OVI – Direttore Technology Review

Disruptive Technology è un temine coniato nel 1995 da Clayton Christensen, docente di Harvard, che indica un’innovazione che in tempi rapidi si impone e conquista un mercato esistente, o dal nulla fa nascere uno nuovo. L’applicazione del digitale alla musica e alle foto sono esempi del primo caso, il cellulare del secondo. A questo si collega un altro fenomeno, i Big bets: la caccia a risultati di grande impatto. Tipica è l’applicazione di nanotecnologie alla progettazione e produzione di celle solari ad effetto fotovoltaico.
La conversione dell’energia solare in elettricità utilizzando l’effetto fotovoltaico del silicio non è una novità. Ma l’efficienza con cui il silicio assorbe l’energia solare è bassa. Il silicio è costoso e la tecnologia è usata solo in applicazioni specialistiche come quelle spaziali. La seconda fase è iniziata con le celle solari a film sottili costituite dai semiconduttori cigs (copperindiumgallium diselenide). Con metodi produttivi sotto vuoto simili a quelli delle memorie su disco fisso, è possibile raggiungere spessori delle celle centinaia di volte più sottili che con il silicio. Il quadro dei costi non è ancora soddisfacente ma la terza fase che sta partendo con gli sviluppi delle nanotecnologie promette miglioramenti. La capacità di progettare materiali a livello nanometrico con proprietà nuove rende possibile un’ottimizzazione del processo fotovoltaico. Il materiale da cui si parte è un semiconduttore come cigs, cis (copper, iridium, selemide) o polimeri fotovoltaici di nuova generazione. Sono utilizzati sotto forma di inchiostri, depositati secondo le tecniche della stampa rotativa, progettati con formule che permettono l’autoassemblaggio a livello molecolare di strutture geometriche in un preciso ordine tridimensionale, nell’intervallo tra 1 e 100 nanometri. Si raggiungono efficienze dell’effetto fotovoltaico simili a quelle del silicio con costi inferiori. La tecnologia di deposizione per stampa permette l’uso di materiali di supporto meno costosi di quelli per la diffusione sotto vuoto, flessibili, resistenti, maneggevoli. Sono impegnate Nanosolar in California con cigs e Solarium e Wurth Solar in Germania per cis. Con polimeri fotovoltaici di vario tipo lavora Konarka nel Massachusetts. Ora si esce dai laboratori di ricerca e arrivano investimenti significativi per produzioni industriali: Nanosolar ha investito 100 milioni di dollari per una fabbrica in Silicon Valley che produrrà cellule per 400 Mw all’anno più altrettanti in Germania con il sostegno pubblico. I due investimenti copriranno entro il 2008 la metà del mercato mondiale di pannelli fotovoltaici.
C’è tanta ricerca da fare ma i margini per miglioramenti sono rilevanti. Sette le linee di innovazione: nanocomponenti per l’autoassemblaggio delle molecole, semiconduttori ed elettrodi stampabili, processi termici rapidi, materiali di supporto a basso costo, processi di stampa rotativa, assemblaggio rapido. Se, come sembra, il prezzo del pannello sta scendendo da 6000 a 1500 dollari al kw, si può immaginare che con successivi affinamenti si arriverà presto a 1000, soglia in cui diventa attraente far diventare solare la casa senza incentivi. Già oggi gli architetti offrono case solari in California: se la moda diventerà di massa avremo una DT. Tre attori devono lanciare la scommessa: 1) l’industria dev’esser pronta a lanciare produzioni di massa di pannelli fotovoltaici con le nuove tecnologie; 2) produttori e distributori di energia devono offrire piani di collegamento a chi autoproduce energia con pannelli solari; 3) i governi devono usare i piani di incentivo connessi al rispetto di Kyoto. Il loro intervento potrà accelerare l’affermarsi delle nanocelle solari fino al momento in cui avranno gambe per camminare da sole e diventare disruptive.