Fotovoltaico: il Giappone lancia la sfida alla supremazia della Cina sui pannelli solari. Il governo di Tokyo sta investendo oltre un miliardo e mezzo di euro per la produzione celle solari ultrasottili che usano come materiale principale la perovskite. E’ considerata dagli esperti la tecnologia del futuro per l’installazione di impianti solari su ogni tipo di edificio. Â
Per molti è l’ultima possibilità per contrastare il primato della Cina nel settore delle rinnovabili. Nel fotovoltaico, il Giappone ci prova, per diventare autonomo rispetto alle importazioni di pannelli. Ma anche per diventare uno dei leader della transizione energetica. E lo fa con una tecnologia che al momento viene prodotta ancora in perdita, da qui la necessità degli incentivi finanziari. Ma che nel giro di tre anni diventerà “dirompente” è assolutamente in grado di stare sul mercato.
Per quale motivo la perovskite e di cosa si tratta?
Le celle di perovskite sono circa 20 volte più sottili rispetto ai tradizionali pannelli solari e possono essere applicate su una vasta gamma di superfici, dalle coperture degli impianti sportivi agli aeroporti, per edifici pubblici e centri direzionali per uffici. Una caratteristica che li rende particolarmente adatti per un Paese come il Giappone. Perché è per lo più montagnoso e non dispone di grandi pianure, per cui lo spazio per i parchi solari tradizionali è limitato. Come accade, invece, negli Stati Uniti e in Cina.
La perovskite deve il suo nome al mineralogista russo Lev Perovski a cui è dedicato, che l’ha scoperta sugli Urali nel 1839. Per le sue caratteristiche, i pannelli solari rendono molto di più del silicio per trasformare la luce del sole in energia. In altre parole, è il materiale del futuro nella produzione di pannelli solari: è un ottimo conduttore, è meno costoso perché si trova più abbondantemente in natura ed è più facile da lavorare. Oltre a poter essere ridotto a pannelli sottili pochi millimetri.
Nel fotovoltaico, il Giappone vuole installare pannelli a celle ultrasottili per l’equivalente di 20 centrali nucleari entro il 2040
Il governo giapponese ha come obiettivo l’installazione di celle di questo tipo in numero sufficiente per generare energia equivalente a 20 centrali nucleari entro il 2040. E per raggiungere l’obiettivo nazionale di produrre fino al 50% dell’elettricità da fonti rinnovabili. Come primo passo fondamentale, il governo di Tokyo ha già stanziato sussidi per quasi 1 miliardo di euro a Sekisui Chemical, l’azienda leader in Giappone nello sviluppo della pellicola solare in perovskite.
La Cina attualmente domina il mercato globale delle celle solari, producendo l’85% delle celle solari mondiali e il 79% del polisilicio necessario per la loro fabbricazione. Tuttavia, le celle di perovskite utilizzano lo iodio come ingrediente principale, un materiale di cui il Giappone e il Cile sono i principali fornitori mondiali. Questo potrebbe ridurre i rischi legati alla dipendenza da un singolo Paese per le catene di approvvigionamento critiche e le infrastrutture energetiche.
I pannelli solari di perovskite sono perfetti in città sovraffollate come Tokyo o Singapore
Al momento, le celle di perovskite siano più costose da produrre rispetto ai pannelli in silicio. Ma come è avvenuto per il fotovoltaico “tradizionale”, la produzione di massa è destinata a ridurre significativamente i costi. Inizialmente, la domanda potrebbe provenire da città asiatiche densamente popolate come Tokyo, Taipei e Singapore. Dove lo spazio è limitato, l’efficienza energetica è una priorità e la domanda è in continua crescita. Ma anche altrove potrebbe essere una risposta per superare l’effetto Nimby delle comunità locali e per archiviare i combustibili fossili.
Sekisui Chemical ha già fatto progressi significativi. Ha risolto uno dei principali ostacoli tecnici legati all’infiltrazione di umidità nelle celle. L’azienda prevede di investire 1,2 miliardi di dollari per produrre 1 gigawatt di celle entro il 2030, con l’obiettivo di rendere i costi competitivi rispetto ai tradizionali pannelli solari al silicio. Per non dire che già ora ha il primato nella produzione della tecnologia. Anche grazie al fotovoltaico, il Giappone vuole raggiungere la carbon neutrality al 2050 e per questo ha istituito il Green Innovation Fund, fondo da 12,5 miliardi.
Tra l’altro, il Giappone non trascura nessuna strada per lo sviluppo delle rinnovabili “alternative”. Come dimostra l’esperimento che sta portando avanti per ottenere  elettricità dallo spazio. Il gruppo Japan Space System ha utilizzato velivoli dotati di panelli solari che hanno inviato energia – sotto forma di microonde – sulla terra.
Studi sui pannelli ultrasottili e più performanti in perovskite sono in corso in tutto il mondo. In Italia, anche l’Enea ha in corso un progetto presso l’Enea, l’ente nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile. Ma è il Giappone che ci sta credendo più di tutti. E, quello che più di tutto conta, ha investito per accelerare i processo di produzione industriale.
Il bello di questo forum è che ci sono tanti commentatori dai quali si imparano sempre un sacco di cose interessanti. Grazie!
Mi sembra di aver capito che Oxford PV stia già commercializzando pannelli con celle tandem, anche se con un rendimento ancora inferiore al 40%.
Di sicuro, in prospettiva, una grande novità , sia per il costo, sia per la minore occupazione di spazio, legata al maggior rendimento. Ed, inoltre, la possibilità di diminuire la dipendenza dalla Cina, anche se la concorrenza è enorme, ed i margini molto stretti.
Ecco alcuni video interessanti a tal proposito:
https://www.youtube.com/watch?v=vEgkTnkNhRs
bel video, sottotitolabile in italiano e spiega chiaro, grazie!
unica precisazione, a un certo punto sottostima l’efficenza dei pannelli tradizionali in silicio; questi qui sotto hanno efficenza di modulo 24,8% (circa 26,6 % al livello di cella):
https://aikosolar.com/static/pdfjs/web/viewer.html?file=/wp-content/uploads/2024/06/Comet-2U_192.5-AIKO-G-MCH72Mw-645-670W_2382x1134x33mm_DSDr_EN_2405_V1.5.pdf
colossi come JinkoSolar, Trina, Longi, Aiko, GCL, etc vedo nelle news hanno in pre-produzione celle in silicio con resa 27-27,3%, e alcuni hanno già annunciato celle al 28,2% in affinamento nel 2026, magari in commercio nel 2028 come prodotti premium, e nel 2030 come prodotti economici? dopodichè il silicio migliorerà poco, sarà vicino al sui limite, e probabile ci sarà il soprasso dei pannelli tandem
– moduli FTV in silicio resa 23% quelli di marca ma economici; i premium sino 24,6%; numeri che aumentano +0,4 ogni anno
– moduli in silicio leggo arriveranno a una resa massima 27%
(resa modulo; la resa della cella è un poco di più, limite teorico 29%)
– moduli in peroskite potrebbero arrivare a circa 28%,
non molto diverso, e durare meno dei 40 anni dei moderni moduli silicio tipo-n
però delle peroskiti fanno gola costi di produzione ancora più bassi, e la possibilità di strati sottili e flessibili, incapsulati in plastica trasparente invece che in lastra di vetro (si fa già anche con alcuni tipi in silicio)
– pannelli con celle tandem (due tipi di celle sovrapposte per catturare più spettro della luce), qui il limite di resa del modulo sale parecchio, a circa 40%
40% ???
per me sono già ottimi i pannelli in silicio attuali, di spazio ne basta già poco per alimentare la nazione:
– 1000 km2 installati a terra
– un altro po’ messi sui tetti; realisticamente si riesce a sfruttare 1/9 delle superfici dei tetti di case e capannoni, di più sarebbe difficile
sono già 400 GW (!) di potenza fotovoltaica e indipendenza energetica, da aggiungere a botte di +15 +20 GW all’anno per 20 anni, cioè molto più che i 60 GW previsti in nel PNIEC
comunque arriveranno negli anni pannelli sempre più energetici; qui accennano che i prototipi di celle “tandem” arrivano già ora a efficenze 34,6%; accennano che il limite teorico di una “cella tandem” è 43% (diventa qualcosa meno a livello di “modulo tandem” completo)
https://www-longi-com.translate.goog/en/news/is-m6-wafer-silicon-perovskite-tandem-cells-new-efficiency-record/?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=it&_x_tr_hl=it&_x_tr_hist=true
più celle diverse sovrapponi, regolate ognuna su frequenze di assorbimento diverse, e più “colori diversi” dello spettro della luce riesci a catturare, aumentando il limite di efficenza
– 1 cella -> assorbi sino a 33% dell’energia solare
– 2 celle -> assorni sino a 43%
– 3 celle -> assorbi sino a 50%
pannelli con 3 o 4 celle sovrapposte sono costosi da realizzare, li usano sui satelliti; ma un po’ alla volta in commercio arriveranno a basso prezzo pannelli con almeno 2 celle sovrapposte, detti appunto pannelli “tandem”
Grazie per la spiegazione
Non lo sapevo!
Figurati, piacere mio
comunque il progresso della efficenza a livello di pannelli disponibili ed economici vedo avviene in modo continuo e regolare, senza salti bruschi, prima di avere pannelli da 35-40% ci vorrà ancora un bel po’;
a spanne, a livello commerciale la resa aumenta +0,4 all’anno
23,6% -> 24% -> 24,4% -> etc
e quando ci si arriva a un limite tecnico di miglioramento (29% per il silicio), spingono sugli investimenti e iniziato a preparare e immettere nel mercato una nuova tecnologia/chimica che permette di superarlo
sembra simile alle batterie BEV, dove densità energetica e prezzi migliorano in modo progressivo senza salti bruschi a livello commerciale, anche quando cambiano le chimiche
faceva così anche un atleta di qualche anno fa (ma lui per ragioni diverse, di spettacolo e anche veniali: prendeva più premi in denaro) Budka, che migliorava il suo record mondiale di 1 cm alla volta, per 35 volte 🙂
https://it.wikipedia.org/wiki/Serhij_Bubka
Questa è un ottima notizia!!!
C’è un solo grosso problema, ha una durata molto più limitata rispetto alle celle solari di silicio, intorno ai 2 anni. Tendono a rovinarsi con facilità , in particolare se esposte a umidità , calore e luce e sbalzi di temperature.
Ci stanno ancora lavorando per migliorare la stabilità e la durata di queste celle abbinandolo a formule di sostanze chimiche. Attualmente l’efficienza di queste celle perovskite arriva sui 25-26%, non un grande differenza tra l’altro quindi rispetto al silicio che arriva fino al 22-23% di efficienza.
Altro problema la sua diffusione ed estrazione, forse compensata con costi minori di produzioni delle celle e con meno scarti di materiale,
A mio parere, ma anche di molti esperti, molto difficilmente potrà scalzare il silicio, che avrà ancora una lunga vita in questo settore.
ciao, hai fai bene a scriverlo, leggo che il silicio sarà ancora buona pare del mercato fotovvoltaico per molto tempo (con ulteriori miglioramenti), le peroskiti si affiancheranno
e anche io scrivevo che le celle a peroskite duravano 2-3 anni, poi cercando ho visto notizie recenti (un paio nel 2022-2023 e molte nel 2024) di progressi sui test di resistenza alla luce e su quelli di resistenza al calore/umidità , usando celle peroskite con struttura degli strati invertita (mettendo gli strati più delicati sotto invece che sopra) e nuovi ingredienti stabilizzanti
=== heat damp test silicio
i pannelli in silicio per essere venduti devono superare il test HD 1000 (heat damp 1000 ore); dopo permanenza in camera climatica per 1000 ore a temperatura 85 gradi con 85% umidità . il degrado (riduzione potenza) non deve superare 5%
è un requisito minimo, i pannelli di marca, con garanzia a 25 o 30 anni, superano bene anche il test HD 2000 ( 2000 ore), mostrando degradi tra 1% e 4%
qui c’è un grafico con i risultati dei test fatti nel 2022 su pannelli in silicio
https://2022modulescorecard.pvel.com/damp-heat/
=== heat damp test peroskiti
per le peroskiti un gruppo nel 2022 ha superato un HD 1000, e ora un altro gruppo leggo avrebbe superato un HD 2000, con celle di resa 26%
https://www-pv–magazine-com.translate.goog/2025/01/14/inverted-perovskite-solar-cell-based-on-self-assembled-bilayer-achieves-26-08-efficiency/?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=it&_x_tr_hl=it