Il futuro del Fotovoltaico passa per Verona grazie a un gruppo di ricercatori del Laboratorio LAPS dell'Università di Verona, coordinati dal Professor Romeo. LAPS è uno dei pochi centri italiani impegnati nella ricerca e sviluppo delle celle solari di nuovissima generazione.
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Pochi sanno che all’Università di Verona, presso il dipartimento di Informatica, è operativo il LAPS, uno dei pochi laboratori italiani attrezzati per la ricerca e lo sviluppo di celle solari di seconda generazione, che propongono un’alternativa alle tradizionali celle fotovoltaiche al silicio cristallino.
La loro missione è individuare nuovi materiali da impiegare in pannelli fotovoltaici atti a trasformare i raggi solari in elettricità in modo più efficiente. Occorre rimarcare che questa loro ricerca è oltremodo importante per accelerare la transizione energetica.
Alessandro Romeo, professore associato di Fisica sperimentale, dopo sette anni di ricerca nello stesso settore, effettuata presso il Politecnico Federale Svizzero di Zurigo, nel 2009 ha fondato il Laboratory for Photovoltaics and Solid State Physics LAPS a Verona. È stato il primo ricercatore al mondo ad aver realizzato una cella fotovoltaica, con un nuovo materiale il CdTe (Tellururo di Cadmio), su supporto flessibile.
Le celle solari a film sottile, rispetto ai pannelli che vengono ora installati, hanno il grande vantaggio di utilizzare, a parità di prestazioni, una quantità molto bassa di materiale fotosensibile, di contare per la loro fabbricazione su un’elevata efficienza (maggiore velocità e minore temperatura di fabbricazione) e di avere quindi un costo più ridotto.
LAPS è impegnato in progetti, sia nazionali che internazionali, che richiedono la convergenza di diverse conoscenze e competenze, in particolare la fisica dei materiali, la chimica, l’ottica e l’elettronica ma soprattutto necessitano del lavoro collettivo di diversi esperti. Competenze che Romeo ha riunito efficacemente costruendo un affiatato team internazionale di cui fanno parte la ricercatrice (RTdA) Elisa Artegiani, i Post Doc Simya Olavil Karayi e Ikram Anefnaf e gli studenti PhD Narges Torabi e Mariyam Mukhtar.
A differenza di analoghi laboratori operanti nel settore, la missione di LAPS non è solo quella di individuare i materiali utili per migliorare l’efficienza dei materiali fotovoltaici, è più ampia, comprende anche la progettazione dei processi per la loro fabbricazione, lo studio dei sistemi di applicazione dei materiali fotosensibili sui supporti, la misurazione delle prestazioni.
Il laboratorio necessita quindi di un’ampia gamma di strumenti di misura e di apparecchiature atte a realizzare i diversi processi di fabbricazione che il prof Romeo ha raccolto passo passo in questi anni. Nel LAPS si possono sperimentare sia tecniche di deposizione in vuoto che chimiche, di misurare e caratterizzare i materiali con microscopia a forza atomica, spettroscopia e misure elettriche.
Al professor Alessandro Romeo, appena tornato da Denver (Colorado), dove ha partecipato ad un convegno internazionale organizzato dal National Renewable Energy Laboratory, abbiamo chiesto perchè i film sottili sono così interessanti per il fotovoltaico e quali sono le prospettive di un loro utilizzo su vasta scala.
«I film sottili applicati al fotovoltaico sono materiali con altissima capacità di assorbire luce, tanto che spessori di solo 2-3 micrometri (millesimo di millimetro Ndr) sono sufficienti per prendere tutta la luce e trasformarla in energia, a differenza del silicio che ha bisogno di spessori di due ordini di grandezza in più (circa 100 micrometri) per assorbire tutta la luce. Questo permette da una parte di usare una quantità irrisoria di materiale, tanto da essere molto meno rilevante ai fini di consumo di materie prime e di impatto ambientale. Inoltre questi materiali si processano a temperature non superiore ai 500 gradi contro gli oltre 1000 del silicio risultando molto meno energivori. Ecco perché sono molto più adatti ad una produzione in occidente rispetto al silicio mono e multicristallino che viene prodotto quasi completamente in Cina. Inoltre il loro esiguo spessore permette di rendere queste celle totalmente flessibili».
Dove trovano applicazione?
«Vengono normalmente utilizzate in Europa, per esempio moduli a base di CdTe sono installati sul tetto dello stadio di Verona ma la ricerca scientifica per questo materiale è principalmente finanziata negli Stati Uniti ed in Cina. In Europa si stanno finanziando di più le perovskiti che però soffrono di degradazione».
Quali sono i nuovi filoni di ricerca sui quali il team di LAPS si sta impegnando?
«Stiamo lavorando su altri tipi di materiali per la conversione solare, oltre al CdTe. Storicamente ho lavorato tanto anche sul CuInGaSe2 e negli ultimi 5 anni siamo concentrati su Cu2SnZn(S,Se)4 ed Sb2Se3 (sigle quasi incomprensibili per i non addetti ai lavori che indicano materiali ben conosciuti dagli esperti del settore. Ndr). Sono tutti materiali composti da elementi molto disponibili in natura e a basso impatto ambientale, su cui abbiamo diversi progetti tra cui uno finanziato dalla fondazione CariVerona».
Durante la conversazione con il Prof Romeo e la visita al laboratorio sorge spontanea anche una domanda personale: da dove deriva il suo entusiamo e interesse per questo campo di ricerca?
«La ricerca è passione, chi persegue questa carriera e questo lavoro lo fa esclusivamente per passione personale. Le celle fotovoltaiche sono dispositivi fantastici dal punto di vista della ricerca, visto che comunque bisogna utilizzare conoscenze di fisica e chimica dei materiali, ottica ed elettronica e quindi sono molto interessanti da studiare e molto sfidanti dal punto di vista scientifico».
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