Questo articolo esplora la tecnologia dei pannelli fotovoltaici a film sottile, analizzando materiali, efficienze e applicazioni nei contesti architettonici, industriali e agricoli. Include un confronto tra CdTe, CIGS e silicio amorfo, con focus su flessibilità, trasparenza e resa economica in scenari d’uso diversificati.⏱️ Tempo di lettura: 9–10 minuti
I pannelli fotovoltaici a film sottile nascono dall’idea di sfruttare materiali molto assorbenti per trasformare la luce in elettricità con strati di pochi micron. I moduli a film sottile risultano più leggeri e flessibili grazie allo spessore ridotto dei materiali attivi, permettendo installazioni su superfici curve, vetri o strutture con vincoli di peso, dove il silicio cristallino non è adatto.
L’obiettivo è ottenere un buon compromesso tra efficienza energetica, riduzione dei costi di produzione e versatilità applicativa in contesti architettonici e industriali.
Pannelli a film sottile: come sono fatti
La tecnologia a film sottile prevede la deposizione di semiconduttori su supporti come vetro o plastica in spessori da nanometri a pochi micron.
A parità di luce, materiali ad alto coefficiente di assorbimento richiedono molto meno spessore rispetto al silicio cristallino; questo sblocca formati più leggeri, superfici ampie e processi continui (anche roll-to-roll). Il vantaggio di materia si traduce in peso ridotto e, potenzialmente, costi competitivi; tuttavia l’efficienza deve restare sufficientemente alta, altrimenti aumenta l’area necessaria e quindi il costo di vetri, incapsulanti e montaggio.
L’uso ridotto di materiale richiede maggiore controllo sulla deposizione, sulla stabilità e sulla qualità delle interfacce.
Tecnologia a film sottile: le principali differenze rispetto al silicio cristallino
Il funzionamento di base è identico: la luce solare crea coppie elettrone-lacuna, che vengono separate da una giunzione e raccolte dai contatti elettrici per generare corrente.
La differenza sostanziale sta nello spessore dell’assorbitore. Nei pannelli in silicio cristallino servono wafer di circa 150–200 micron per catturare abbastanza luce, perché il silicio assorbe poco. Nei moduli a film sottile, invece, materiali più assorbenti permettono strati attivi di pochi micron: una frazione centesimale dello spessore.
Tipologie di tecnologie a film sottile
Il Tellururo di cadmio
Il CdTe ha avuto successo industriale perché si deposita in modo rapido e uniforme (anche con sublimazione “closed-space”), formando celle con eterogiunzione CdTe/CdS sotto un ossido conduttivo trasparente (TCO). È un materiale che consente buone prestazioni con processi ad alta produttività. Il CdTe ha raggiunto efficienze di cella vicine al 22%, dimostrando alte prestazioni industriali ; a livello di modulo commerciale, l’attenzione si concentra su stabilità, omogeneità su grande area e gestione ambientale del cadmio, che richiede filiere di produzione controllate e programmi di riciclo a fine vita. In cambio, CdTe offre colore uniforme, buona resa in luce diffusa e costi per watt competitivi in grandi impianti.
Il CIGS (rame, indio, gallio, selenio)
Il CIGS è un semiconduttore quaternario con bandgap regolabile (variando la percentuale di gallio), utile per ottimizzare l’assorbimento. Il suo punto critico è il controllo della composizione: piccoli scostamenti possono generare fasi secondarie o autodrogaggio, con perdita di tensione/corrente. Quando la composizione è a punto, il CIGS raggiunge efficienze di cella nell’intorno del 22% e, soprattutto, può essere depositato su substrati flessibili, aprendo a laminati leggeri per tetti sensibili al carico, coperture curve e prodotti portatili. Nell’ambito degli impianti utility-scale è apprezzato, perché rappresenta una soluzione installativa che consente di ottimizzare il costo per watt, piuttosto che la massima efficienza per metro quadrato.
Il silicio amorfo
Il silicio amorfo si realizza a bassa temperatura con PECVD su vetro o film plastici, anche in architetture p-i-n tandem o micromorfe (a-Si/µc-Si) per mitigare il degrado fotindotto. I moduli realizzati in questo materiale sono leggeri, talvolta semitrasparenti, con buona resa su superfici non perfettamente orientate.
Tuttavia, la resa energetica è in media inferiore rispetto a CdTe e CIGS e negli ultimi anni la sua presenza sul mercato si è ridimensionata proprio per il divario di efficienza e di costo-prestazione rispetto alle alternative più mature. Rimane interessante per BIPV e applicazioni dove trasparenza, estetica e peso contano più della massima efficienza.
Caratteristiche tecniche: flessibilità, peso, trasparenza, efficienza, degrado
Gli strati assorbenti spessi appena pochi micron rendono i moduli a film sottile naturalmente leggeri e, se depositati su polimeri o acciaio flessibile, anche piegabili, qualità che li distingue dai tradizionali pannelli rigidi.
La trasparenza può essere modulata variando spessore e micro-pattern dello strato attivo, permettendo l’uso in vetri fotovoltaici o facciate semitrasparenti.
L’efficienza dei pannelli a film sottile dipende da fattori quali bandgap, gestione della luce e cura delle interfacce: la breve distanza che le cariche devono percorrere favorisce la raccolta, ma richiede una passivazione efficace dei bordi di grano per limitare le perdite. Qui trovi un approfondimento sulla produzione dei pannelli a film sottile.
La durata, infine, è influenzata da umidità, ossigeno, migrazione ionica – ad esempio del rame – e, nel caso del silicio amorfo, dal fotodegrado; per questo si impiegano incapsulanti evoluti e barriere con bassissimo coefficiente di permeabilità al vapore (WVTR), testate con protocolli di invecchiamento accelerato specifici per il thin-film.
Ambiti di applicazione dei pannelli fotovoltaici a film sottile: edilizia, architettura, portatile, industria e agricoltura
Grazie alla loro leggerezza e alla possibilità di essere prodotti in formati flessibili o semitrasparenti, i pannelli a film sottile trovano spazio in contesti molto diversi.
Nell’edilizia e nell’integrazione architettonica consentono di trasformare facciate, coperture e superfici vetrate in generatori di energia, offrendo un’estetica uniforme nel caso del CdTe o giochi di trasparenza con il silicio amorfo.
Nei dispositivi portatili e nell’Internet of Things il ridotto peso specifico e la buona resa in luce diffusa permettono di alimentare sensori, power bank e piccoli apparati anche lontano dalla rete.
In ambito industriale e negli impianti di grande taglia il vantaggio è soprattutto economico: il minor costo per watt e la posa rapida su ampie coperture rendono CdTe e CIGS soluzioni competitive.
Persino l’agricoltura beneficia della tecnologia: i moduli semitrasparenti, montati su serre o strutture agri-PV, filtrano selettivamente la radiazione solare, lasciando passare le lunghezze d’onda utili alla fotosintesi e creando al contempo ombreggiamento controllato per le colture.
Se desideri saperne di più, leggi anche il nostro articolo dedicato ai vantaggi dei pannelli a film sottile.
Domande frequenti sui pannelli fotovoltaici a film sottile
Quanto costa un pannello fotovoltaico a film sottile?
Il costo dei pannelli fotovoltaici a film sottile è inferiore rispetto ai pannelli in silicio cristallino. Il prezzo può variare in base alla tecnologia specifica del film sottile (silicio amorfo, CdTe, CIGS) e al produttore, ma in media si può considerare un costo di circa 0,15 €/W.
Quali sono i vantaggi dei pannelli fotovoltaici a film sottile?
I principali vantaggi dei pannelli fotovoltaici a film sottile includono: un minor costo di produzione, una migliore resa in condizioni di luce diffusa o ad alte temperature, un peso ridotto, una maggiore flessibilità che li rende adattabili a superfici curve o non piane e un minore impatto visivo.
Quanto durano i pannelli fotovoltaici a film sottile?
I pannelli fotovoltaici a film sottile hanno una durata simile a quella dei pannelli cristallini, generalmente garantiti per 25-30 anni. Tuttavia, alcuni tipi, come quelli in silicio amorfo, possono avere un degrado iniziale delle prestazioni nei primi mesi di utilizzo per poi stabilizzarsi nel tempo.
