Progetto Integrato Fotovoltaico ad alta efficienza (Progetto 1.1)

Le attività del WP1 sono dedicate allo sviluppo di materiali e processi che possano migliorare le attuali prestazioni di celle e moduli fotovoltaici.
È previsto lo sviluppo di nuove strutture di celle a multigiunzione basate sui composti III-V e IV a 3 terminali per la media e alta concentrazione, identificando anche nuove configurazioni e nuovi materiali per le ottiche in modo da ridurre l’ingombro e il peso dei moduli a concentrazione. Sono poi previsti studi preliminari che riguardano l’integrazione dei composti III-V e di film sottili di film a base di nitruri col silicio per la realizzazione di celle tandem.
Sono, poi, sviluppati materiali e architetture di dispositivo per celle solari a base di Si, perovskite e per celle solari tandem perovskite/silicio con l’obiettivo da un lato di dare una prospettiva industriale a materiali e architetture di dispositivo in parte sviluppati in precedenza e dall’altra di sperimentare l’utilizzo di materiali alternativi e/o di tecniche di deposizione di possibile interesse industriale. È, inoltre, previsto lo studio di materiali e processi utili alla realizzazione di moduli FV di nuova generazione che possano ridurre gli impatti ambientali della produzione.
Sarà, poi, portata avanti una sperimentazione finalizzata alla realizzazione di celle tandem perovskite/CIGS valutando i problemi di compatibilità tra i processi/materiali utilizzati nelle singole tecnologie e ottimizzando le architetture delle celle a singola giunzione per l’utilizzo nel dispositivo tandem.
Infine, l’applicazione della metodologia di Life Cycle Assessment alle tecnologie promettenti già commercializzate e a quelle analizzate in questo WP consentirà di individuare materiali e processi che presentano possibili criticità ambientali e fornire indicazioni per minimizzarne i potenziali impatti sull’ambiente.

• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università degli Studi di Torino
• Università degli Studi di Roma Tor Vergata
• Università degli Studi di Roma La Sapienza
• Università degli Studi di Milano-Bicocca
• Università degli Studi di Genova
• Politecnico di Bari

Le attività di ricerca proposte in questo WP mirano allo sviluppo ed alla sperimentazione di nuove soluzioni tecnologiche per applicazioni che consentano una più ampia, rapida e sostenibile espansione della capacità fotovoltaica nazionale.
Le attività analizzano e sviluppano il tema dell’agrivoltaico che prevede l’integrazione di produzione agricola e generazione fotovoltaica per ridurre il consumo di suolo. In questo WP si lavora alla raccolta e elaborazione di dati sperimentali proventi da differenti impianti agrivoltaici e da serre con copertura FV per elaborare metodologie e soluzioni (e.g. protocolli di monitoraggio, dati sulla produttività del sottosistema agricolo) di supporto agli operatori del settore (sviluppatori, progettisti, normatori e decisori). Sono inoltre studiate le potenzialità dell’utilizzo di celle solari innovative a film sottile capaci di trasmettere selettivamente la luce necessaria alla crescita delle colture. Questa attività sarà correlata con la promozione dei primi documenti normativi su questo tema in Italia e con la valutazione, tramite metodologia LCA, dei potenziali benefici ambientali di un sistema agrivoltaico.
Sono svolte attività dedicate allo sviluppo di moduli DSSC, integrando le tecnologie a stampa in un processo di produzione adatto allo scale-up industriale e validando step di processo da cui dipende in modo cruciale la vita media dei prodotti realizzati. Per lo svolgimento delle attività si utilizzerà anche una mini-linea di produzione, dove i nuovi step di processo verranno sperimentati e verificati in un ambiente di tipo industriale.
Un’ulteriore soluzione tecnologica oggetto di questo WP riguarda i moduli ibridi FV / CPV, capaci di coniugare in un unico dispositivo i vantaggi del fotovoltaico a concentrazione con quelli del fotovoltaico senza concentrazione.

• Università degli Studi di Bari
• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università degli Studi della Campania

Un obiettivo di questo WP consiste nella raccolta di misure della radiazione solare, nelle componenti diretta, diffusa e spettrale, e nello sviluppo di metodologie per la caratterizzazione del potenziale fotovoltaico sul territorio nazionale. Tali attività sono necessarie sia per la pianificazione di nuovi impianti, sia per la gestione ottimale e valutazione degli impianti già esistenti.
Sono, inoltre, pianificate attività che hanno lo scopo di assicurare le migliori prestazioni energetiche agli impianti FV durante la loro vita utile con un basso costo di gestione. Si procederà nello sviluppo di nuove soluzioni di gestione di impianti FV, ricorrendo a strumenti di O&M digitale che consentiranno anche di analizzare i fenomeni di guasto che maggiormente impattano le prestazioni e i costi di O&M degli impianti e di individuare nuovi strumenti basati su modelli matematici per il riconoscimento dei guasti. Sarà inoltre realizzato un Repository dei dati di guasto, da condividere con la comunità scientifica per la validazione di algoritmi di riconoscimento guasto.
Saranno inoltre messe a punto metodologie e sistemi spazialmente basati in grado di identificare il potenziale fotovoltaico integrato in contesti rurali e urbani. Una metodologia ed un sistema GIS/DSS saranno sviluppati per un’integrazione armoniosa dei sistemi agrivoltaici nel paesaggio affinché si sviluppi un agrivoltaico sostenibile quale trade-off tra massima produzione agricola ed energetica e minimo impatto paesaggistico.
È, infine, prevista un’attività di progettazione dell’impianto FV pilota del CNR, inserito nella Comunità Energetica del Campus di Parma, e delle attività sperimentali che verranno realizzate.

• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università degli Studi della Basilicata

Un obiettivo del WP4 è il coordinamento del progetto tra tutti i soggetti coinvolti, affidatari e co-beneficiari, per favorire lo scambio di informazioni fra le varie attività di ricerca e quindi l’efficientamento del lavoro, con benefici in termini di risultati ottenibili.
Un obiettivo rilevante del WP consiste nel promuovere la divulgazione e comunicazione dei risultati delle ricerche condotte in questo progetto, puntando a creare un duraturo e costruttivo contatto con i soggetti potenzialmente interessati alle ricerche in questo ambito (Operatori del settore, Istituti di ricerca, Utilizzatori e Organismi di legislazione, di regolazione e di normativa). Si prevede, quindi, di: (1) partecipare a conferenze e convegni; (2) organizzare eventi, quali ad esempio workshop, convegni, webinar etc., con i quali presentare le attività e le competenze sviluppate dal progetto; (3) pubblicare articoli su riviste scientifiche o di settore; (4) partecipare ad organi o comitati normativi nazionali o internazionali (CEI, IEC, IEA-PVPS) con l’intento di redigere norme, linee guida, best practices che tengano conto anche dei risultati ottenuti dalla ricerca di questo progetto.