Il fotovoltaico (FV) rappresenta una tecnologia chiave nel percorso di transizione energetica, in quanto contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas a effetto serra e al contenimento dei costi di generazione dell’energia elettrica, come anche evidenziato dalla marcata dei costi di installazione degli impianti FV utility-scale osservata negli ultimi anni.

Questo progetto di ricerca punta a favorire l’innovazione nel settore FV supportandone uno sviluppo tecnologico coerente con le esigenze del sistema energetico nazionale e funzionale al conseguimento degli obiettivi nazionali previsti dal PNIEC al 2030. Gli obiettivi principali sono:

1. Sviluppare tecnologie e dispositivi FV innovativi ad alta efficienza, valutandone la sostenibilità economica e ambientale.
2. Definire metodologie e sviluppare strumenti utili a garantire prestazioni energetiche elevate negli impianti FV durante la loro vita utile, mantenendo bassi costi di gestione.
3. Esplorare soluzioni per integrare il FV in diversi ambiti applicativi, quali l’agrivoltaico e il fotovoltaico galleggiante, favorendo un incremento sostenibile della capacità installata e una più ampia diffusione nel sistema energetico nazionale.

Il progetto prevede lo studio di materiali innovativi, architetture avanzate di celle solari e processi produttivi. Nello specifico, saranno analizzate architetture e materiali per dispositivi basati su celle a multigiunzione (MJ), principalmente AlInGaP e AlGaAs, prendendo in considerazione la necessità di renderli più economici pur mantenendo un elevata efficienza.

Il programma include inoltre lo sviluppo di celle tandem mediante l’integrazione di materiali III-V su silicio e la progettazione di materiali a base di nitruri mirati all’impiego in celle tandem su substrato di silicio.

Per migliorare l’affidabilità e mantenere elevate le prestazioni energetiche degli impianti FV verranno sviluppate tecniche diagnostiche, basate su algoritmi di intelligenza artificiale, per identificare e riconoscere la condizione di guasto presente nell’impianto FV. Un particolare focus sarà verso impianti fotovoltaici galleggianti (F-PV) e impianti fotovoltaici dotati di inseguitori solari e tecnologia bifacciale. Attraverso la Facility Guasti di RSE, verrà generato un ampio set di dati, con eventi di guasto, che verrà reso disponibile alla comunità scientifica attraverso il Repository pubblico PVDatalake. Quest’ultimo verrà ulteriormente ampliato con nuove funzionalità al fine di facilitare l’uso e la condivisione di dati per lo sviluppo di algoritmi di diagnostica guasti basati su Intelligenza Artificiale.

Saranno analizzate nuove soluzioni per applicazioni FV differenti, con particolare attenzione agli impianti agrivoltaici, per proporre approcci innovativi alla progettazione e gestione, anche tramite sperimentazioni in collaborazione con esperti del settore agrario. È previsto anche lo studio di impianti FV galleggianti che attraverso analisi sperimentali permetterà la definizione di migliori pratiche per il monitoraggio e la manutenzione.

Infine, il progetto si propone di valutare e migliorare la sostenibilità ambientale di alcune tecnologie trattate nel progetto, includendo particolare attenzione agli aspetti sociali della filiera fotovoltaica e alla sicurezza operativa degli impianti. Nelo specifico si intende valutare l’impatto economico e sociale della creazione di una filiera nazionale, fornendo strumenti analitici per quantificare gli effetti economici e occupazionali derivanti dalla realizzazione di impianti produttivi. Nel contesto della sicurezza degli impianti fotovoltaici, il progetto prevede il supporto alla redazione di documenti normativi finalizzati alla classificazione del comportamento al fuoco delle installazioni fotovoltaiche integrate negli edifici.

Tutti gli obiettivi mirano a generare benefici per il sistema elettrico italiano, per gli utenti e per l’industria nazionale, sfruttando il know-how e le infrastrutture di ricerca esistenti e future, con un approccio multidisciplinare e una collaborazione costante con gli operatori FV italiani e i centri di ricerca RSE, ENEA e CNR