Il fotovoltaico scommette sulle celle alla perovskite

Le dimensioni del mercato globale del solare fotovoltaico e delle batterie sono cresciute di quasi sette volte dal 2015, superando i 550 miliardi di dollari, pari a circa un terzo del valore annuo di tutto il gas naturale prodotto a livello globale. Questa dinamica, secondo il nuovo rapporto “State of Energy Innovation” della Iea, ha ancora margini di crescita se si svilupperà una gamma più ampia di tecnologie energetiche grazie a una domanda stabile, sostenuta da “regimi politici pro-innovazione”.

La domanda sostenuta riduce i costi

Il solare fotovoltaico è una delle tecnologie previste più in crescita da qui al 2035, con un mercato destinato a triplicarsi in un decennio. «Gli sviluppatori e i produttori di tecnologia più competitivi trarranno notevoli benefici, a vantaggio dei Paesi e delle regioni in cui hanno sede», rileva il rapporto. «Questi meccanismi virtuosi suggeriscono che una domanda sostenuta continuerà a ridurre i costi e a migliorare le prestazioni delle tecnologie energetiche, consentendo ai governi di concentrare i propri sforzi di innovazione su altri colli di bottiglia, in particolare sulla disponibilità di scienziati e ingegneri di talento e sulla resilienza della catena di approvvigionamento», prevede la Iea. In un sondaggio fra esperti internazionali condotto a fine 2024 per inserirlo nel rapporto, gli intervistati hanno individuato le batterie, l’energia solare e l’accumulo termico come i settori che hanno registrato i progressi più significativi negli ultimi anni.

Via libera alle celle solari alla perovskite

Sul piano delle innovazioni più significative nel fotovoltaico, la Iea cita la prima produzione commerciale di celle alla perovskite. «Nel 2024, degli scienziati in Australia e nel Regno Unito hanno dimostrato per la prima volta la fattibilità di un processo di produzione ad alta produttività per celle solari alla perovskite in condizioni ambientali normali, eliminando così la necessità di una complessa e costosa fase di produzione che prevede elettrodi depositati sotto vuoto. Si supera così un collo di bottiglia per la loro diffusione su scala industriale, avvicinando la diffusione su larga scala di questa tecnologia solare fotovoltaica di nuova generazione», annuncia la Iea.

Il rapporto si riferisce alla commercializzazione dei primi pannelli da 72 celle di Oxford PV, uno spinoff dell’università di Oxford che ha costruito la sua prima linea pilota su scala di megawatt a Brandenburg an der Havel, in Germania, dove produce moduli tandem, perovskite su silicio, con un’efficienza del 24,5%, quindi del 20% più efficienti rispetto a un pannello standard. Le celle alla perovskite hanno una maggiore efficienza di conversione e una maggiore densità energetica rispetto al silicio cristallino, il che significa che occupano meno spazio a parità di potenza e hanno un processo di produzione potenzialmente più economico e meno dispendioso in termini energetici. In più, sono flessibili, consentendo una gamma di applicazioni più ampia rispetto al silicio cristallino. “Per migliorare ulteriormente l’efficienza dei moduli, le perovskiti possono essere aggiunte alle celle al silicio e nel 2024 dei ricercatori in Cina hanno testato con successo una cella tandem di questo tipo con un’efficienza del 34,6%”, aggiunge la Iea. Proprio all’inizio di aprile, Oxford PV ha firmato un accordo di licenza con il produttore cinese di moduli Trina Solar, per la produzione e la vendita di celle alla perovskite in Cina. Oxford PV detiene il più ampio portafoglio brevetti globale per le tecnologie basate sulle perovskiti e l’accordo riflette il ruolo crescente degli accordi di cessione della proprietà intellettuale in Cina.

Brevetti sull’energia pulita

Per quanto riguarda lo sviluppo dei brevetti sull’energia pulita, oggi le richieste di brevetto globali sulle tecnologie energetiche a basse emissioni sono circa il doppio rispetto a quelle relative ai combustibili fossili. A differenza degli Stati Uniti, dove un quarto dei brevetti energetici riguarda i combustibili fossili, quasi tutti i brevetti energetici in Cina riguardano l’energia a basse emissioni (il 96% nel 2022). Le differenze regionali nella distribuzione delle singole tecnologie sono evidenti. In Cina, il 18% delle richieste di brevetto tra il 2020 e il 2022 si è concentrato sull’accumulo di energia, mentre il 17% era relativo alle tecnologie solari. In Germania, nello stesso periodo, il 25% dei brevetti riguardava l’accumulo di energia e il 23% la mobilità elettrica. I dati iniziali sulle domande di brevetto per il 2023 a livello globale indicano che l’accumulo di energia continua a dominare, ma nei mercati emergenti (ormai in larga misura emersi) il solare tiene botta accanto agli accumuli.