Fotovoltaico, un team giapponese ha realizzato moduli flessibili in silicio e copertura frontale in PET

La crisi energetica e la crisi climatica che stanno segnando gli ultimi anni (sia nelle bollette, sia nelle temperature) stanno portando sempre più persone a valutare l'installazione di impianti fotovoltaici per ridurre (se non azzerare) il costo dell'energia consumata e, al contempo, le proprie emissioni.

Ad oggi la maggior parte dei pannelli fotovoltaici in vendita sono rigidi e protetti da uno strato di vetro, caratteristiche che li rendono difficili da installare su superfici con limiti di carico e/o spazi liberi non sufficienti; al fine di risolvere questo limite, la ricerca del settore sta concentrando i propri sforzi nel mettere a punto moduli flessibili e molto leggeri.

L'ultima innovazione in tal senso arriva dal Giappone, precisamente da un gruppo di ricercatori dell'Istituto nazionale giapponese di scienza e tecnologia industriale avanzata (AIST) che recentemente hanno presentato il loro modulo solare leggero e curvo in silicio cristallino (c-Si) dotato di copertura anteriore in polietilene tereftalato (PET), un materiale molto più leggero del vetro, ma altrettanto resistente.

"La nostra ricerca dimostra che i moduli di celle solari in silicio cristallino con copertura in pellicola PET sono altamente affidabili in condizioni di alta temperatura e alta umidità", ha dichiarato Tomihisa Tachibana, autore corrispondente della ricerca, a pvmagazine. "Anche se non abbiamo ancora calcolato il costo del sistema, prevediamo che la riduzione del peso ridurrà probabilmente le spese di trasporto e installazione".

Nello studio "Development of lightweight and flexible crystalline silicon solar cell modules with PET film cover for high reliability in high temperature and humidity conditions" pubblicato su Solar Energy Materials and Solar Cells, il team accademico ha messo in luce come i film di PET rappresentino una valida alternativa alle tradizionali coperture in vetro, grazie al loro eccellente isolamento elettrico e trasmittanza ottica.

Gli scienziati hanno costruito i moduli con celle solari strutturate con campo superficiale posteriore in alluminio policristallino c-Si (Al-BSF) da 156 mm2 × 156 mm2, con spessore di circa 250 μm, spiegando che "Le stringhe sulla sbarra collettrice sono state collegate mediante saldatura meccanica, e le stringhe dei moduli a quattro celle sono state collegate in serie mediante saldatura manuale".

La pellicola PET scelta ha uno spessore pari a 0,025 mm ed è stata utilizzata sia per la copertura anteriore che per il backsheet del modulo; i pannelli sono stati incapsulati con etil vinil acetato (EVA). "La struttura del modulo è quindi PET/EVA/c-Si cell/EVA/PET o Backsheet".

Una volta assemblato il modulo flessibile, il team ne ha confrontato le performance con quelle di un pannello di riferimento, utilizzando un vetro di 3,2 mm di spessore come materiale della copertura anteriore e ha scoperto che il primo mostrava una maggiore flessibilità termica rispetto a quello fabbricato utilizzando il vetro.

Tuttavia, il modulo a base PET ha un valore di corrente inferiore del 10% rispetto al modello di riferimento, in quanto il film di PET, a differenza del vetro, ha una struttura antiriflesso.

I valori della tensione e del fattore di riempimento, invece, sono risultati approssimativamente uguali.

"L'assenza di una copertura in vetro conferisce flessibilità ai moduli fabbricati e non sono state osservate crepe o altri difetti dopo che i moduli sono stati posizionati e quindi rimossi da una fase di misurazione con un raggio di curvatura di 200 mm", ha commentato Tachibana.

Entrambi i moduli sono stati testati anche in una serie di prove di calore umido (DH) a 85 C e con un'umidità relativa inferiore all'85%; tali test hanno mostrato come nel pannello a base di vetro il degrado del fattore di riempimento e dei valori di corrente iniziasse dopo 3.000 ore, a causa della corrosione dell'argento degli elettrodi anteriori.

"Al contrario, i moduli leggeri (PET/Backsheet o PET/PET) hanno mostrato proprietà I-V solo leggermente diminuite, con un degrado di circa il 10% rispetto al valore iniziale dopo 6000 ore di test DH", hanno affermato i ricercatori.

Gli scienziati hanno infine sottolineato i potenziali vantaggi dovuti al peso ridotto del modulo flessibile, che corrisponde a circa "un quarto per dimensione della cella" (rispetto ai moduli in vetro) per le installazioni su superfici con limiti di carico o applicazioni agricole.