scalabilità e mercati oltre l’efficienza

Il fotovoltaico in Perovskite ha superato la fase della rincorsa ai record di efficienza. La vera partita si gioca ora su scalabilità industriale, filiera dei materiali e capacità di trovare applicazioni dove il silicio non può arrivare

A fine 2024 Longi Green Energy ha ottenuto la certificazione Nrel di una cella tandem perovskite-silicio al 34,85% di efficienza, superando il limite teorico di Shockley-Queisser per la singola giunzione, fissato al 33,7%.

È un traguardo che chiude simbolicamente una fase: quella in cui il fotovoltaico in perovskite doveva dimostrare, sopra ogni altra cosa, di poter competere sul piano dell’efficienza di conversione.

Oggi quella dimostrazione è acquisita. Il problema è un altro: portare quei numeri di laboratorio dentro una linea di produzione da gigawatt, mantenendo rese, costi e durata compatibili con il mercato reale.

La distanza tra la cella da laboratorio e l’impianto commerciale

Secondo la Clean Energy Technology Guide dell’International Energy Agency, le celle sperimentali in perovskite hanno raggiunto efficienze comprese tra il 25% e il 34%, ma finora solo su aree di piccola dimensione.

La stessa fonte colloca la tecnologia negli stadi di “large prototype” e “full prototype at scale”, ancora lontana dalla maturità e dalla scalabilità di mercato.

È la sintesi più netta del cambio di paradigma: l’ostacolo non è più chimico o fisico, è manifatturiero. Scalare un dispositivo multistrato con tolleranze nanometriche da un’area di pochi centimetri quadrati a moduli di superficie utility-scale significa affrontare difetti, disomogeneità e cali di resa che nei test di laboratorio semplicemente non emergono.

A differenza del tellururo di cadmio (CdTe) e del diseleniuro di rame indio gallio (Cigs), la perovskite non richiede materie prime rare o costose e la sua sintesi può avvenire senza vuoto spinto né alte temperature di processo.

È un vantaggio strutturale reale, che riduce l’esposizione a colli di bottiglia geopolitici sulle materie prime critiche. Resta però aperta la questione della stabilità in condizioni operative: l’esposizione a umidità, aria e radiazione Uv continua a essere il principale fattore di degrado prestazionale e le tecniche di incapsulamento – pur avendo compiuto passi avanti significativi rispetto ai primi anni del settore – restano un ambito di ingegneria attiva più che un problema risolto in modo definitivo.

La tandem perovskite-silicio come strategia di potenziamento, non di sostituzione

La direzione più solida per l’ingresso commerciale della tecnologia non è la sostituzione del silicio, ma il suo potenziamento. Le celle tandem sfruttano il fatto che perovskite e silicio assorbono porzioni diverse dello spettro solare, aumentando l’efficienza complessiva del dispositivo oltre quanto ottenibile dalla singola giunzione.

È una strategia che intercetta un momento di mercato preciso: i primi impianti fotovoltaici in silicio su larga scala, installati oltre un decennio fa, si avvicinano a fine vita e gli operatori guardano a tecnologie di nuova generazione capaci di offrire prestazioni superiori a costi relativamente contenuti in fase di repowering.

Il mercato del fotovoltaico in perovskite non si sta muovendo in modo omogeneo.

Il Giappone ha inserito la tecnologia al centro della propria strategia di sicurezza energetica: il Ministero dell’Economia, del Commercio e dell’Industria (Meti), nel quadro della Next Generation Solar Cell Strategy, punta a oltre 1 gigawatt di capacità produttiva domestica entro il 2030 e 20 gigawatt entro il 2040, con un costo livellato dell’energia obiettivo tra 10 e 14 yen per kilowattora entro il 2040.

È una scelta industriale motivata anche dalla leggerezza e flessibilità della perovskite in formato film sottile, adatta a tetti che non possono sostenere il peso dei pannelli in silicio o a superfici verticali di edifici.

Altre aree, in particolare Europa e parte della manifattura cinese, concentrano invece gli investimenti sulle configurazioni tandem ad alta densità di potenza per applicazioni utility-scale, dove il vantaggio economico si misura in euro per watt su impianti di grande superficie.

Applicazioni di nicchia dove il silicio non può competere

Al di fuori della generazione utility-scale, le proprietà specifiche della perovskite – leggerezza, trasparenza modulabile, flessibilità meccanica – aprono segmenti che il silicio rigido non può raggiungere per vincoli di peso e geometria.

Building-Integrated e Building-Applied Pv, tetti a bassa portata strutturale, fotovoltaico integrato nei veicoli (Vipv), dispositivi IoT indoor ed elettronica portatile, agrivoltaico, barriere antirumore stradali fotovoltaiche, applicazioni aerospaziali.

Sono mercati in cui la domanda non è “la perovskite è più efficiente del silicio“, ma “il silicio può fisicamente essere installato qui“. È un cambio di prospettiva che sposta la competizione dal terreno dell’efficienza a quello dell’idoneità applicativa, rendendo la crescita del settore meno dipendente da un singolo indicatore tecnico.

Resta aperta una questione che accompagna la tecnologia fin dalle sue prime formulazioni commerciali: la presenza di piombo nella struttura cristallina della perovskite più performante.

Le normative europee e di alcuni stati statunitensi sui materiali pericolosi rappresentano un vincolo regolatorio che può rallentare l’adozione residenziale, mentre i protocolli di riciclo e smaltimento a fine vita non hanno ancora raggiunto la standardizzazione industriale su cui si basa da decenni la filiera del silicio cristallino.

È un tema che la crescita dei volumi produttivi renderà via via meno rimandabile: più gigawatt installati significano, nell’arco di 20-25 anni, volumi crescenti di moduli da gestire a fine ciclo.

Crediti immagine: Depositphotos

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Paolo Galli: da una vita si occupa di Ict e di web, provando, testando e intestardendosi sulle novità tecnologiche… su GreenPlanner segue le tecnologie che fanno bene al Pianeta | Linkedin