Le celle fotovoltaiche a film sottile offrono diversi vantaggi esclusivi, come un peso inferiore, una maggiore efficienza di conversione della luce in ambienti interni, una produzione più semplice e costi potenzialmente inferiori rispetto alle tradizionali celle fotovoltaiche al silicio. Un'opportunità particolarmente interessante è rappresentata dal ruolo delle celle fotovoltaiche a film sottile nell'alimentazione dei dispositivi dell'Internet delle cose (IoT), un mercato che si prevede raggiungerà miliardi di dollari in seguito alla crescente "smartizzazione" dei dispositivi elettronici domestici e aziendali.
Il fotovoltaico si sta diversificando nei mercati emergenti
Si prevede che il fotovoltaico a film sottile guadagnerà terreno nei prossimi anni, con un mercato che dovrebbe raggiungere i 6,1 miliardi di dollari entro il 2033. Il settore del film sottile ha registrato notevoli progressi, con una maggiore efficienza e processi produttivi sempre più economici e veloci. Si stanno sviluppando nuove applicazioni per le quali il fotovoltaico convenzionale al silicio risulta inadatto a causa della sua rigidità, ingombro e peso. Tra queste applicazioni rientra il fotovoltaico integrato negli edifici, in cui i pannelli vengono installati sulle facciate degli edifici. Alcuni tipi di pannelli fotovoltaici a film sottile possono essere resi semitrasparenti e molto leggeri, risultando quindi meno impattanti dal punto di vista estetico e ideali per l'installazione su finestre.
Altre applicazioni emergenti si trovano nei settori dell'elettronica di piccole dimensioni autoalimentata e dell'Internet delle cose (IoT), che si prevede cresceranno in modo sostanziale nei prossimi anni con la crescente diffusione dell'elettronica "intelligente" nella vita quotidiana. I mini-moduli a film sottile, leggeri e resistenti, possono essere utilizzati per alimentare questi dispositivi e potrebbero rappresentare un'alternativa più economica e duratura rispetto alle batterie o a cablaggi complessi. Molti elettrodomestici e apparecchi commerciali, come i sensori di temperatura, umidità, movimento e sicurezza, diventeranno probabilmente sempre più "intelligenti" nel prossimo decennio e potrebbero trasmettere dati al cloud per consentire funzionalità avanzate. Questo è ciò che viene definito Internet delle cose (IoT) e rappresenta un'importante opportunità per il fotovoltaico a film sottile. Il nuovo rapporto IDTechEx, "Beyond Silicon: Thin Film Photovoltaics 2023-2033", esplora l'ampia gamma di opportunità offerte dal fotovoltaico a film sottile.
Quale materiale dominerà il mercato dei film sottili?
Attualmente, il mercato dei film sottili è dominato dal tellururo di cadmio (CdTe), seguito dal seleniuro di rame, indio e gallio (CIGS). Il CdTe è particolarmente noto negli Stati Uniti, dove viene utilizzato per il 40% di tutti gli impianti fotovoltaici commerciali. Nonostante le preoccupazioni relative all'utilizzo del tellurio, un elemento raro, si prevede che il mercato del CdTe manterrà la sua posizione grazie a forti investimenti e alla creazione di iniziative di riciclo già in corso.
La tecnologia CIGS, d'altro canto, è stata afflitta da fallimenti commerciali e il principale produttore ha abbandonato il mercato nel giugno 2022. Si prevede che la tecnologia CIGS verrà superata nei prossimi anni dal fotovoltaico a perovskite, una tecnologia molto giovane e promettente che ha mostrato un notevole aumento di efficienza in pochi anni, con livelli di efficienza record già paragonabili a quelli del fotovoltaico al silicio, una tecnologia con decenni di ricerca alle spalle. Il fotovoltaico a perovskite è adatto sia per applicazioni esterne ad alta densità di potenza, sia per la raccolta di energia in ambienti interni e per l'alimentazione di piccoli dispositivi elettronici.
Le celle fotovoltaiche organiche e le celle solari a colorante sono già presenti sul mercato, seppur su piccola scala, per applicazioni sia interne che esterne. Data la loro breve durata, in genere di circa cinque anni, le celle solari organiche e a colorante sono più adatte ad alimentare dispositivi elettronici di breve durata che impianti di raccolta di energia su larga scala per esterni, la cui durata prevista è superiore a 15 anni. Per questo motivo, il loro campo di applicazione è limitato.
Prospettive
La decarbonizzazione delle fonti energetiche globali sta subendo un'accelerazione, con nazioni e industrie impegnate nella corsa verso il raggiungimento di emissioni nette pari a zero. Sebbene i pannelli fotovoltaici al silicio siano accessibili ai consumatori e offrano un'elevata efficienza, il loro campo di applicazione è limitato da peso, dimensioni e rigidità, oltre che da un processo produttivo complesso. Le alternative a film sottile offrono numerosi vantaggi nel superare queste limitazioni e nel soddisfare le esigenze di applicazioni emergenti come il fotovoltaico integrato negli edifici e il recupero di energia indoor
