Moduli fotovoltaici a film sottile in semiconduttori ... - Soltecture GmbH

Ed è infine possibile trovare in un mercato così dinamicoprodotti validi che riuniscano in sé innovazione e qualità adun prezzo abbordabile? È in questo ambito che Sulfurcellha pronte delle soluzioni convincenti. Sulfurcell, aziendaleader nella produzione di moduli solari a film sottile insemiconduttori CIS, rappresenta lo stato dell’arte nellatecnologia fotovoltaica. Vi invito quindi a scorrere le paginesuccessive per farvi un’idea in prima persona di come saràil futuro del fotovoltaico.Gentili Signore e Signori,viviamo tempi davvero appassionanti, un periodo contraddistintoda un mercato dell’energia in pieno fermento enel quale oscillazioni estreme dei prezzi dei combustibilifossili assieme ai mutamenti climatici ci pongono di frontea sfide totalmente nuove. Mai come oggi le alternative aivettori energetici fossili sono così importanti. Il fotovoltaico– la generazione di energia dalla luce del sole – è sicuramentela fonte energetica del futuro, in quanto forniscerisposte a quesiti impellenti che toccano l’industria e lasocietà odierna: è possibile coniugare una generazionedell’energia rispettosa dell’ambiente con l’attuale tendenzaall’edilizia ecologica? È possibile superare l’apparentecontrasto tra funzionalità, estetica ed economicitànell’impiego delle fonti rinnovabili?Sulfurcell ha immesso sul mercato i propri moduli fotovoltaicigià nel 2005, guadagnandosi da allora la fiduciadi numerosi utenti; i nomi prestigiosi dei nostri rivenditorispecializzati, come IBC SOLAR, Krannich ed Energiebau,riflettono la collaudata maturità qualitativa raggiunta neglianni. Tuttavia non ci fermiamo qui, ma lavoriamo giornodopo giorno all’ulteriore sviluppo dei nostri prodotti pertrasformare in realtà la visione di un futuro basato sull’energiasolare. nelle nostre soluzioni fotovoltaiche basate sullatecnologia dei semiconduttori CIS ci sono grandi potenzia li tàda sfruttare, e non solo per quanto riguarda il rendimento.I progressi da noi compiuti hanno destato interesse anchein campo internazionale: importanti investitori del settoretecnologico, come Intel Capital e i fondi BEU sostenuti daGaz de France Suez e Vattenfall Europe hanno messo adisposizione di Sulfurcell nel 2008 un finanziamento allacrescita pari a 85 milioni di euro, un capitale che metteremoa frutto per accrescere sensibilmente la capacitàproduttiva e dare il via alla produzione di massa. Rimanetuttavia prioritario il nostro intento di conciliare la pro du -zione sostenibile di energia con un’architettura solaredall’aspetto gradevole. ne sono esempi concreti la costruzionedel nuovo stabilimento produttivo e dell’edificio amministrativoad autarchia energetica. non vogliamo peròsvelarvi tutto noi: scoprite il resto da soli su queste pagine.Distinti salutiDott. nikolaus Meyer,Amministratore e fondatore dellaSULFURCELL Solartechnik GmbH

4 | 5 L’aziendaIl gruppo dirigente della Sulfurcell: Dott. Axel Neisser, Martin Beck, Henrik Krüpper (CSO), Dott. Nikolaus Meyer (CEO),Dott. Rüdiger Stroh (COO), Birgit Grüner, Ulfert Rühle

LA CRESCITA È IL FRUTTO DELL’INNOVAZIONESULFURCELL Solartechnik GmbHSulfurcell progetta e produce moduli fotovoltaici a filmsottile di elevata qualità per la generazione di correntedall’energia solare. A tale scopo l’azienda di Berlino siè concentrata sulla famiglia dei composti semiconduttoricalcopiritici alla quale appartengono sia il solfuro di rameed indio che il diseleniuro di rame, indio e gallio, entrambichiamati brevemente semiconduttori CIS. Le calcopiritisono minerali che si trovano in natura e appartengono allaclasse dei solfuri. La forza innovativa di Sulfurcell risiedeproprio in soluzioni basate su questi semiconduttori, motivoper cui la loro denominazione è entrata a far parte delnome dell’azienda.Sulfucell, spin-off del rinomato istituto Hahn-Meitner diBerlino (oggi centro Helmholtz di Berlino per i materialie l’energia), il più grande centro europeo di ricerca peril fotovoltaico a film sottile, è l’azienda che è riuscita a tra -s ferire con successo i risultati della ricerca d’avanguardianelle applicazioni industriali, producendo e vendendo dal2005 moduli fotovoltaici commerciali. I clienti di Sulfurcellhanno subito imparato ad apprezzare il nuovo prodottoe i suoi vantaggi; la fiducia con il passare degli anni si èaccresciuta e un numero sempre più crescente di moduliSulfurcell viene impiegato in impianti e altre applicazioni.Nell’ottobre 2009 sono stati completati la nuova sedecentrale (3 000 m 2 ) e lo stabilimento produttivo (17 000 m 2 )nel quale ogni anno verranno prodotti moduli fotovoltaiciper una potenza totale di 35 MW.I moduli fotovoltaici a film sottile in semiconduttori CISoffrono ampie prospettive di sviluppo e Sulfurcell nelpassato ha migliorato continuamente il materiale e le sueinnovazioni sono tutte protette da brevetto. Se nei primimoduli fotovoltaici del 2005 il rendimento non raggiungevail 5%, questo nel 2008 era già salito all’8%. I risultati dilaboratorio attestano che le potenzialità sono ancora benlungi dall’essere esaurite. Oggigiorno le celle fotovoltaicherealizzate con semiconduttori CIS raggiungono inlaboratorio un rendimento del 20%, superiore a quello ditutti i comuni materiali impiegati per i moduli a film sottile.È per questo che Sulfurcell investe su grande scala in nuovisviluppi nel settore dei semiconduttori CIS.Il team di Sulfurcell persegue i suoi obiettivi con esperien zae passione: tra gli oltre cinquanta tecnologi che operanopresso Sulfurcell, si annoverano esperti in scienze naturalicon pluriennale esperienza nel campo dei CIS, ingegneriprovenienti dai settori dei semiconduttori e dell’industriaelettronica e specialisti in edilizia solare. Tramite l’innovazionerendere l’energia solare sempre più interessante:questa è la nostra passione.Sulfurcell tiene fede all’elevato livello qualitativo es pres-so dal “Made in Germany” con prodotti maturi dallatecnolo gia d’avanguardia, caratterizzati da stabilità neltempo, un allet tante rapporto qualità prezzo ed esteticadi alto livello. I suoi moduli fotovoltaici sono adatti adessere im pie gati come elementi a vista negli edificie vengono oggi utilizzati come un comune materialeda costruzione. Sulfurcell rende così possibile una nuovadimensione del costruire: economica, sostenibile edesteticamente pregevole.Prendere esempio dalla naturaSulfurcell utilizza semiconduttori CIS,simili al minerale naturale dellacalcopirite (foto: Lapis/Christian WeiseVerlag, München)

6 | 7 L’AzIEnDALa CRESCita È iL FRUttoDELL’innoVaZionEL’inizio di una storia di successoSulfurcell è stata fondata nel luglio del 2001 da nikolausMeyer, l’odierno amministratore delegato della società, eda alcuni colleghi dell’istituto Hahn-Meitner, i quali hannosaputo cogliere l’occasione e applicare per la prima voltasu scala industriale i risultati di una ricerca sulla tecnologiaa film sottile per moduli fotovoltaici, dando così il viaad una storia il cui successo perdura fino ad oggi.nel 2004 è stato messo in funzione l’impianto produttivo,un anno dopo Sulfurcell ha presentato un primo prototipoe già alla fine del 2005 è iniziata la produzione e la commercializzazionedei moduli. Dal momento del proprioingresso sul mercato Sulfurcell ha incrementato sensibilmentela propria capacità produttiva: all’inizio del 2010sono stati venduti e installati ben 75 000 moduli fotovoltaici,un dato che posiziona Sulfurcell fra i tre più importanti fabbricantidi moduli CIS al mondo. Per la sua attività d’avanguardianel campo della ricerca e della progettazione diprodotti la società è stata insignita di numerosi premi, trai quali l’Innovationspreis Berlin-Brandenburg 2006.«Sulfurcell è un’azienda giovane e promettente che dispone di una tecnologia estremamenteinnovativa. Il vasto know-how tecnico dei suoi collaboratori unito ad un ambizioso pianodi sviluppo fanno presupporre che Sulfurcell nei prossimi anni diverrà un importanteproduttore tedesco di tecnologia fotovoltaica, contribuendo così a mantenere l’industria»fotovoltaica tedesca ai vertici mondialiGerhard Stryi-Hipp, istituto Fraunhofer per i sistemi energetici solari iSE,direttore del settore politiche energetiche, membro del consiglio di sorveglianzadella Sulfurcell Solartechnik GmbH

Consiglio di sorveglianza della SulfurcellSolartechnik GmbH (da sinistra)Raoul Arvengas, Gaz de France Suez, ParigiGerhard Stryi-Hipp, Istituto Fraunhofer per i sistemienergetici solari, FriburgoKalman Kaufman (presidente), imprenditore, Tel AvivDott. Stefan Beyer, Ventegis Capital, BerlinoAlex Betts, Climate Change Capital, LondraHeiko von Dewitz (observer), Intel Capital,Monaco di BavieraChristof Sagasser (non fotografato), VattenfallEurope, BerlinoDal progetto pilota alla produzione di massaLa competenza in campo tecnologico, il solido sviluppoavuto dalla società e la domanda globale in continuaascesa sono stati i fattori che hanno convinto importantiinvestitori finanziari a mettere a disposizione di Sulfurcell,nel luglio del 2008, un finanziamento alla crescita per85 milioni di Euro. Nel gruppo degli investitori e dei partnersi annoverano attori di prima grandezza del settore:il produttore californiano di chip Intel partecipa tramitela Intel Capital (Santa Clara), Climate Change Capital(Londra) è uno dei gruppi leader tra le banche d’investimentoattive nel settore delle energie pulite e dell’economiaa bassa emissione di CO 2 , il Berliner Energie Umweltfondsè sostenuto dal terzo più grande gruppo energeticotedesco, Vattenfall Europe, e dal ramo tedesco del leaderfrancese del settore energetico, Gaz de France Suez;hanno una partecipazione infine anche Ventegis Capital(Berlino), Demeter (Parigi), Zouk (London), AIG (Zurigo),Bankinvest (Copenhagen), Engelbert Giesen (Berlino) eMasdar Clean Tech Fund (Abu Dhabi).Il capitale più prezioso: il personaleÈ soprattutto ai nostri 200 collaboratori (dati del maggio2010) che dobbiamo il successo dell’azienda: tecnologialtamente qualificati, tecnici e collaboratori di produzioneassicurano lo sviluppo continuo di Sulfurcell e dei suoiprodotti. L’operatività è garantita da un team amministrativo-commercialedinamico e non sovradimensionato cherappresenta per i nostri clienti e partner un interlocutorecompetente sempre a loro disposizione e la cui forza propulsivaè costituita dalla comune passione per le soluzionisolari d’avanguardia. L’entusiasmo per la tecnologia eun ottimo clima di cooperazione cementa questo gruppodi successo che caratterizza profondamente la Sulfurcelle costituisce la base solida su cui fondare il suo futurosviluppo. Proprio in virtù di ciò Sulfurcell progetta diraddoppiare il numero degli addetti, soprattutto tramitel’assunzione di altri ingegneri e studiosi di scienze naturali, dato che solo personale altamente qualificato leconsentirà di mantenere anche in futuro la propria forzainnovativa e la spinta alla crescita.L’iniezione di capitale fresco è stata destinata alla costruzionedi un impianto produttivo a Berlino Adlershof e ai programmidi ricerca. Grazie al nuovo stabilimento Sulfur cellincrementa la propria capacità produttiva dapprima a35 MW e in una seconda fase fino a 75 MW: il passaggioalla produzione di massa è oramai un dato di fatto.

8 | 9 L’AzIEnDASFiDE ED oBiEttiViFaSE 2: 2005-2009InDUSTRIALIzzAzIOnEFaSE 1: 2003-2005DAL MODELLO AL PROTOTIPOQuantità prodotte1,8 MW2,4 MW2003Modello sperimentale dell’istitutoHahn-Meitner (5 cm x 5 cm)0,5 MW50 kW0,2 MW2005 2006 2007 2008 2009Rendimento medioSuperficie di apertura: 1,20 m x 0,60 m5,8%7,2%7,4%7,7% 8,1%2005 2006 2007 2008 20092005Primi moduli fotovoltaici(125 cm x 65 cm)ResaOutput moduli / Input vetro79% 82%22%40%50%2005 2006 2007 2008 2009Tempi di ciclo della produzione CISIntervalli di tempo tra due processi di deposizione75 min15 min 10 min 5 min 5 min2005 2006 2007 2008 2009SoStEniBiLitÀ MESSa in PRatiCaIl nuovo centro produttivo SulfurcellAnche nelle scelte che riguardano direttamente l’azienda,Sulfurcell è guidata dai valori della sostenibilità; alla finedel 2008 è stata una delle prime firmatarie del patto peril clima di Berlino (Berliner Klimabündnis), con il qualesi impegna, assieme ad altre dodici prestigiose aziende,a ridurre le emissioni di CO 2 della capitale: nel periodo dal1990 al 2020 dovranno essere tagliate di oltre il 40%. Peri collaboratori ed il management la protezione del clima èparte integrante delle responsabilità aziendali, alla qualecontribuiscono con l’espansione della capacità produttivadello stabilimento di Berlino Adlershof, doveil tasso di produzione annuale verrà portato a 35 MW.Ogni chilowattora di corrente prodotta in un impiantofotovoltaico è un passo nella giusta direzione. È perquesto motivo che nella costruzione del nuovo edificioamministrativo e del nuovo stabilimento produttivo sonostati utilizzati moduli fotovoltaici. Impianti fotovoltaicidalle ampie superfici alimentano di energia il nuovoedificio; 700 moduli sulla facciata e un impianto su tettoda 300 kW riforniscono di energia rinnovabile lo stabilimentoproduttivo. L’edificio amministrativo è energeticamenteautosufficiente al 100%.

FaSE 3: DaL 2008RIDUzIOnE DEI COSTI E PARITÀ COn LA RETEProduzione di massaMiglioramento continuo della tecnologiaRendimento medio del moduli venduti14%12%2 A LinEa Di PRoDotti10%8%6%1 A LinEa Di PRoDotti4%2005 2007 2009 2011e 2013e✔Iniziata l’espansione verso i 75 MW✔ 2008 Progetti di sviluppo definiti,finanziati e avviatiSede centrale della Sulfurcell

10 | 11 Soluzioni di sistemaEDILIZIA SOLARE: L’INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA SU TETTOSulfurcell definisce i nuovi standard per l’edilizia del futuroChe si tratti di abitazioni private, edifici pubblici o costruzioniindustriali, il connubio tra la produzione di energiarinnovabile, l’edilizia energeticamente efficiente e formearchitettoniche gradevoli acquista sempre maggiore importanza. Sulfurcell riesce in maniera mirabile ad unirequesti obiettivi grazie a moduli fotovoltaici che possonoessere impiegati come elementi costitutivi di facciate o tetti.Questa è l’edilizia del futuro. Questa è l’edilizia solare.I moduli Sulfurcell color antracite dalle sottili rigaturesono particolarmente apprezzati dagli installatori, artigianie architetti. Grazie al loro formato compatto si adattanoperfettamente a ricoprire le più disparate superfici di edifici;utilizzati sui tetti questi moduli conferiscono loro unastruttura armonica come le tegole tradizionali. I moduliSulfurcell si distinguono non solo da quelli in silicio cristallino,il cui aspetto a scacchi non è affatto apprezzatoin edilizia solare, bensì anche da altri moduli a film sottile,che per lo più hanno aspetto disomogeneo e colore tendenteal marrone o violetto. Sulfurcell invece garantisce ilmassimo livello qualitativo e offre moduli dalla superficieomogeneamente scura che vengono descritti da molti deinostri partner come i moduli fotovoltaici dall’aspetto piùgradevole presenti sul mercato.I grandi edifici ad uso agricolo o industriale sono naturalmentepredestinati per l’impiego dei moduli fotovoltaiciSulfurcell. Essi infatti si integrano con discrezione nelpanorama circostante e danno valore al tetto, e non solodal punto di vista estetico, ma anche da quello economico:I moduli Sulfurcell ben si adattano al paesaggio, anche su edifici adibiti ad uso agricolo

infatti con un impianto fotovoltaico sul tetto divengonoredditizie superfici che altrimenti rimarrebbero inutilizzate.Se invece si provvede a munirle di moduli fotovoltaiciecco che è possibile guadagnare del denaro, in quantitàcrescenti in funzione dell’orientamento del tetto rispettoal sole, della semplicità di montaggio e dell’economicitàdei moduli stessi. I vantaggi dei moduli fotovoltaiciSulfurcell si palesano particolarmente in questi casi,essendo semplici da montare ed avendo un eccezionalerapporto qualità-prezzo, un fattore al quale contribuis conole speciali soluzioni di sistema dei nostri rivenditorispecializzati. L’utente dunque trae beneficio dall’economicitàstraordinariamente elevata dell’impianto fotovoltaicoe sfrutta una tecnologia ecocompatibile, innovativa e dielevata qualità.I moduli Sulfurcell ad integrazione architettonica sostituisconole tegole proteggendo la casa dagli agenti atmosfericie al contempo servono a coprire il fabbisogno energeticodell’immobile, conferendogli un gradevole aspetto moderno.

Moduli ad integrazione in facciata dello stabilimento produttivo delladitta Heuchmer di Miehlen (progetto: Goldbeck Bau)Rivestimento di facciata con moduli fotovoltaici utilizzati comeprotezione parasole sull’edificio della ditta Max Fuss di BerlinoLa facciata fotovoltaica dell’istitutoFerdinand Braun per le tecnologiein altissima frequenza a BerlinoCon la facciata fotovoltaica dell’istituto Ferdinand Braunper le tecnologie in altissima frequenza (FBH) Sulfurcelldefinisce i nuovi criteri standard per l’architettura solare.Sulfurcell in qualità di partner competente ha assistitol’FBH dalla progettazione fino all’installazione; la lucidaparete nera ha una superficie di circa 640 metri quadrati(8 x 80 m) ed ha una potenza di picco pari a circa 39 chilowatt.Il progetto della parete fotovoltaica dall’elegantecurvatura è dovuto all’architetto Christian Matzke, diDresda, che l’ha inserita nell’ambito di importanti interventidi modifica e costruzione ex-novo operate sull’FBH,mentre l’installazione è stata eseguita dalla ditta DachlandGmbH. Con questa imponente facciata fotovoltaicaSulfurcell mostra eloquentemente quali siano le possibilitànel settore dell’architettura solare.

14 | 15 La tecnologiaIL FOTOVOLTAICO DEL FUTUROSulfurcell produce moduli fotovoltaici a film sottilea base di materiali semiconduttori della famiglia CISNegli ultimi anni si è assistito ad un sensibile aumentodel numero di assorbitori fotovoltaici; agli oramai comunimoduli in silicio cristallino si sono affiancati quelli a filmsottile, che offrono vantaggi in numerose applicazioni.Tra le tecnologie a film sottile rientrano anche i modulia base di semiconduttori CIS, come quelli che Sulfurcellproduce da anni, una tecnologia fotovoltaica d’avanguardianella cui fase di ricerca l’azienda di Berlino ha avuto grandeparte e che poi ha provveduto a tutelare tramite brevetti.La tecnologia a film sottile basata sui semiconduttori CISfin dal principio si contraddistingue dalle altre variantiper la sua ecocompatibilità: in fase di produzione non sifa ricorso a processi dalle temperature elevate, per cui ilconsumo energetico rimane limitato e può essere recuperatonel primo anno di attività grazie allo sfruttamentodella luce solare. Vengono evitati la formazione di gastossici di processo e il ricorso alla chimica del cloro.Ma quel che conta più di tutto è che la produzione avvieneall’insegna del risparmio delle risorse: infatti è solo unsottilissimo strato di materiale semiconduttore, depositatosul vetro, a trasformare la luce solare in corrente, unostrato più sottile di un capello e cento volte più sottile dellefette di silicio che vengono usate per i comuni moduli.Isolate obiezioni riguardanti il fatto che l’indio, componentedel materiale semiconduttore CIS, risulti troppo scarsoper essere utilizzato nella produzione di massa, sonostate confutate scientificamente. 1) L’indio è un elementopresente nella crosta terrestre in quantità sufficienti, piùfrequente anche dell’argento.Sulfurcell continuerà con decisione ad incrementare ilproprio vantaggio tecnologico e collabora a questo scopocon rinnovato slancio assieme a importanti istituti di ricercacome il centro Helmholtz di Berlino e l’Università diOldenburg. Già adesso i semiconduttori CIS raggiungonoQuadro comparativo tra tecnologia CIS e concorrentiMateriale semiconduttoreModuli in siliciopolicristallinoWaferSilicio policristallinoModuli CISdi SulfurcellFilm sottileCISCuInS 2 , Cu(In,Ga)Se 2 ,Cu(In,Ga)(S,Se) 2Tellururo di cadmioCdTe1)cfr. in “Indium: Geology, Mineralogy, and Economics”di Ulrich Schwarz-Schampera e Peter M. Herzig,Springer, Berlino (2002)2)Solar efficiency tables, Progress in Photovoltaics,Vol. 15, 425-430 (2007)Silicio amorfo/microcristallinoa-Si/µ-Si

«Per il centro Helmholtz di Berlino Sulfurcell costituisce il più importante dei partnerindustriali nel settore delle celle fotovoltaiche CIS. Grazie alla sua lungimiranzaimprenditoriale e all’esperienza scientifica accumulata il team dell’azienda è riuscitoa sviluppare un prodotto fotovoltaico affidabile e dall’aspetto gradevole; la roadmap»tecnologica dell’azienda è convincente e le consentirà di incrementare in manieracontinua il rendimento dei suoi moduli fotovoltaici.Prof. Hans-Werner Schock, centro Helmholtz di Berlino per i materiali e l’energiain laboratorio il maggior rendimento di tutti i comunimateriali impiegati per i moduli a film sottile. L’obiettivoè quello di poter sfruttare industrialmente questo potenziale.La possibilità di modificare il materiale alimenta laspinta al continuo miglioramento della potenza dei moduliin quanto i suoi costituenti, indio, gallio, zolfo e selenioposso essere combinati in rapporti variabili fra loro. Inoltrel’applicazione di processi produttivi alternativi amplial’ambito nel quale i nostri tecnologi possono lavorare inmaniera innovativa. Lo sfruttamento di queste potenzialitàcrea i presupposti che consentiranno ai semiconduttoriCIS, nel lungo periodo, di raggiungere i medesimi gradidi rendimento che oggi caratterizzano i moduli fotovoltaiciin silicio policristallino. nei confronti di questi ultimi peròi primi presentano dei vantaggi decisivi: nel processo produttivoil fabbisogno di costoso materiale semiconduttorecala drasticamente, passando da 500 grammi di silicio acinque grammi di CIS; viene evitato l’articolato processoproduttivo dei moduli tradizionali e due terzi delle fasi diproduzione vengono risparmiati.Rendimento massimo(record di laboratorio 2) )20,3%Vantaggi— soluzione in caso di scarsa superficiedisponibile ed elevato fabbisogno di potenzaSvantaggi— costi e dispendio di energia elevatiin produzione— aspetto non idoneo all’edilizia solare— perdita di potenza a temperatured’esercizio elevate19,5%— elevato potenziale in termini direndimento e riduzione dei costi— tecnologia ecocompatibile— aspetto gradevole, eccezionaleper l’utilizzo in edilizia solare— produzione in quantitativi ancora ridotti16,5% — costi di produzione ridotti— basso livello di accettanza nelleapplicazioni su edifici11,7%— buona disponibilità per produzionein grandi quantitativi— utilizzabile anche negli orologie nelle calcolatrici tascabili— basso potenziale in termini di rendimento— la resa energetica cala nei primianni di esercizio— formato del modulo e progettazioneelettrica spesso sfavorevoli

16 | 17 La tecnologiaCorrente da una lastra di vetroLa produzione dei moduli SulfurcellLa produzione dei moduli fotovoltaici CIS è a prima vistasemplice, ma complessa dal punto di vista delle tecnologieimplicate. Il prodotto di partenza dei moduli fotovoltaiciSulfurcell è il semplice vetro per finestre; è su questa lastradi vetro che sono riportati i sottili strati di metalli e semiconduttoriche costituiscono le celle fotovoltaiche CIS.Per depositare gli strati sul vetro viene utilizzato il cosiddettoprocedimento di sputtering (polverizzazione ionica),un processo utilizzato con successo da decenni per il rivestimentodi grandi superfici di vetro per uso architettonicoe che si contraddistingue per la sua elevata efficienzaenergetica. Oggi non c’è praticamente lastra in vetro nelsettore dell’edilizia industriale che non sia stata trattatain un impianto di rivestimento a polverizzazione ionicaper essere dotata di uno strato protettivo contro il sole odi uno termoisolante. Sulfurcell ha sfruttato l’esperienzaaccumulata dall’industria vetraria rivestendo il vetro conquesto procedimento e ottenendo così un’omogeneitàstraordinaria. Grazie a questo processo nasce quel designomogeneo che in seguito conferirà al prodotto finito il suopeculiare aspetto accattivante.Per produrre il cuore del modulo fotovoltaico, vale a direil semiconduttore CIS, devono essere accoppiati più elementiassieme. Operazione questa che Sulfurcell effettuaesponendo strati di rame, indio e gallio deposti per polverizzazioneionica al vapore di zolfo e riscaldandoli finoa 500 gradi Celsius. Per gli ingegneri della Sulfurcell eraestremamente importante sviluppare a questo scopo unprocesso rapido, quindi produttivo e a basso consumoenergetico. Se ancora nel 2006 le lastre dovevano essereriscaldate per oltre 15 minuti, oggi il tempo si è ridottoa meno di due, straordinariamente breve se paragonatocon quello della concorrenza.Per ottenere un modulo fotovoltaico non basta solo“colorare” a mezzo di sottilissimi strati la superficie diuna lastra di vetro. Gli strati devono anche assolvere aduna funzione elettrica. È qui che risiede la vera e propriasfida nella produzione di un modulo fotovoltaico CIS.Gli strati depositati non devono essere contaminati, devonoaderire gli uni agli altri ed essere collegati elettricamentetra loro; le loro caratteristiche infine devono essere mantenutecostanti di lastra in lastra, da una settimana diproduzione all’altra. Prima di dare il via alla produzionedi massa nel 2008 l’azienda ha quindi condotto per piùdi tre anni una produzione pilota per ottimizzare tutti iprocessi e le sequenze di operazioni. Nella scelta dellatecnologia all’inizio si è puntato su un semplice procedimentoCIS utilizzando solamente rame, indio e zolfo.Con questo procedimento di base si è subito riuscitia raggiungere dei buoni rendimenti e ad organizzare unaproduzione stabile. Alla fine del 2005 quindi Sulfurcellè stato uno dei primi produttori ad immettere sul mercatomoduli fotovoltaici CIS. Partendo dalla oramai collaudatatecnologia di base, Sulfurcell svilupperà ulteriormenteil processo e realizzerà varianti ancora più complesse;le formule scientificamente verificate per raggiungererendimenti ancora più alti sono già disponibili e graziealla propria esperienza in campo produttivo Sulfurcellle applicherà con successo.Plasma durante il processo di rivestimento per polverizzazione ionicaScorcio della linea di produzione in grandi serie della Sulfurcell

I moduli fotovoltaici Sulfurcell: funzionamento e caratteristiche qualitativeVetro superiore temperato e bisellato (5 mm)stabilizza il modulo fotovoltaico in casodi grandine, carichi del vento e da neve.Pellicola dilaminazione (EVA)Cavo di collegamento82 celle solari a formadi striscia collegatetra loro costituisconoil modulo fotovoltaico.Il vetro posteriore (2 mm)fa da supporto agli strati attividelle celle fotovoltaiche.Strato CIS (0,004 mm)MolibdenoUn nastro di tenuta di alta qualitàsigilla i due vetri accoppiati e proteggegli strati attivi per decenni da umiditàe corrosione.Luce solareContatto superiore in ossido di zinco0,004 mmAssorbitore CISContatto inferiore in molibdenoNell’assorbitore CISla luce del sole vienetrasformata in corrente.Vetro posteriore (2 mm)

18 | 19 I MODULI SULFURCELLEConoMiCi, DURatURi, EStEtiCi• Qualified, IEC EN 61646• Safety tested,IEC EN 61730• Periodic InspectionQualità: garanzia dei massimi standardSulfurcell adotta criteri molto rigidi. La qualità copretutto il ciclo produttivo, organizzato in ottemperanza aglistandard ISO 9000/9001, dal suo inizio fino al prodottofinito. Chi acquista un modulo Sulfurcell acquisisce unprodotto duraturo, garantito da test condotti periodicamentesia all’interno che all’esterno dell’azienda e conrisultati eccellenti: il rinomato istituto TÜV Rheinlandha certifi cato tutti e tre i modelli di modulo fotovoltaicoSulfurcell in conformità agli standard qualitativi IEC En61646 ed IEC En 61730.I nostri prodotti vengono continuamente testati anchenei laboratori interni dell’azienda, tra l’altro anche conprove di invecchiamento accelerato durante le quali imoduli vengono esposti ad elevata umidità dell’aria edoscillazioni estreme della temperatura. Le nostre provesimulano anche i carichi dovuti a vento forte, grandiquantitativi di neve e grandinate. Infine sui nostri modulivengono condotte verifiche della stabilità a lungo terminenei confronti dell’irraggiamento UV e test della rigiditàdielettrica con correnti elevate su ciascun singolo pezzo.La potenza di ogni modulo viene misurata con simulatoridella luce solare di classe A estremamente accurati ei risultati messi a disposizione dei clienti.I moduli fotovoltaici Sulfurcell non solo superano le provein condizioni di laboratorio, ma dimostrano la loro affidabilitàanche nei test di durata in condizioni reali. I risultatidei test danno importanti informazioni su come ottimizzarele rese energetiche durante il funzionamento continuo econsentono di misurare le rese effettive di un impiantofotovoltaico. I test di durata hanno confermato quanto ciPotenza dei moduli dopo il test di invecchiamento(1 000 h, 85°C, 85% um. rel.)La camera climatica della Sulfurcell per il test di invecchiamento accelerato100%80%val. medio: 97%60%40%20%0%01.01.2006 01.01.2007 01.01.200801.01.2009nel test di invecchiamento accelerato viene simulato il comportamentodei moduli dopo venti anni di utilizzo. Dopo la prova ad altatemperatura ed umidità i moduli Sulfurcell mantengono comunqueil 97% della loro potenza originaria, un risultato ancora migliore del95% prescritto dal TÜV. Il grafico mostra i risultati dei test condottisu moduli prodotti in tre differenti annate.

si attendeva dalla teoria fisica: nel primo anno di esercizioi moduli fotovoltaici in materiali semiconduttori CIS nonregistrano quella perdita di efficienza dal 10 al 20% comesuccede invece ai moduli a film sottile in silicio amorfo.La curva di resa dei moduli Sulfurcell è più simile a quelladei comuni moduli in silicio policristallino con in più deipalesi vantaggi nei paesi caldi con intenso irraggiamento.Sulfurcell ha inoltre mostrato come l’efficienza di unimpianto fotovoltaico possa essere ottimizzata scegliendoi componenti di sistema adatti. Nelle istruzioni di installazionefomite da Sulfurcell si trovano quindi delle lineeguida su come debba essere allestita la parte elettricadi un impianto fotovoltaico, garantendo, in questo modo,che inverter e sistema di montaggio siano idonei all’utilizzocon i nostri tipi di moduli.Montaggio: semplice e poco costosoI moduli Sulfurcell hanno una superficie di 0,8 metriquadrati, che consente di ottenere un buon quoziente dicopertura e di mantenere distanze ridotte da bordo tettoe balconi finestrati. Il loro peso ridotto e il loro formatoconsentono all’installatore di trasportarli e montarlisenza l’aiuto di dispendiosi mezzi ausiliari. I moduli sonoidonei al montaggio sia verticale che orizzontale, dispongonodi un lungo cavo di allacciamento e di connettoriconformi agli standard internazionali. La loro ridottatensione Voc e la massima tensione di sistema ammissibileconsentono di realizzare lunghe stringhe e riduconoi costi di cablaggio. In poche parole: all’installatore vienedata tutta la flessibilità di cui ha bisogno per risponderea tutti i requisiti specifici di un progetto.Il test di svergolamento condotto da Sulfurcell sui moduli senza telaioControlli microscopici dellaqualità in linea di produzione

20 | 21 I moduli SulfurcellFONDAMENTI TECNICIRendimento, resa energeticaed economicitàIl rendimento di un modulo fotovoltaico descrive quantaparte della luce solare viene trasformata in correnteelettrica e quale potenza elettrica può essere raggiuntasu una determinata superficie. I moduli fotovoltaici vengonopagati in base alla potenza (espressa in Watt [W],così che differenti rendimenti avranno prezzi diversi. Ciòche distingue impianti fotovoltaici con diverso rendimentoè solamente la superficie da questi occupata a parità dipotenza. Moduli con rendimento inferiore di solito hannoun prezzo per Watt più ridotto di quelli caratterizzati darendimento elevato, sebbene la potenza sia la medesima.Nel caso in cui si disponga di sufficiente spazio o se ilvolume d’investimento deve rimanere contenuto, si ricorreràa moduli fotovoltaici economici con rendimento basso;se invece lo spazio è limitato e deve essere massimizzatala potenza è necessario un rendimento più elevatoe di conseguenza si dovrà preventivare un maggior costoper Watt. Un rendimento elevato quindi è spesso legatoa bassa economicità e maggior impegno finanziario,ma ad una struttura più compatta. Il rendimento dunqueè uno fra tanti criteri qualitativi, tuttavia non indica ilrapporto qualità prezzo.Nel 2008 Sulfurcell ha venduto moduli con rendimentofino al 7,5%, nel 2009 e nel 2010 l’azienda conta su percentualipiù elevate. Lo spazio richiesto da un impiantocostituito da moduli Sulfurcell è di circa due terzi maggiorerispetto ad uno realizzato con comuni moduli fotovoltaiciin silicio policristallino; i nostri clienti apprezzano tuttaviail fatto che i moduli della nostra gamma hanno un prezzoper Watt di potenza elettrica sensibilmente minore rispettoa moduli in silicio cristallino qualitativamente comparabili.Se rapportato alla superficie di un tetto l’effetto risparmioè addirittura maggiore rispetto alla potenza: in questocaso infatti un impianto con moduli Sulfurcell risulta piùa buon mercato di ben il 50% rispetto ad uno con modulitradizionali in silicio. Qualora si debba ricoprire completamenteun tetto con moduli fotovoltaici, i modelli dellaSulfurcell riducono quindi sensibilmente l’impegno finanziarioe l’ammontare di un eventuale mutuo.La resa energetica annuale – espressa in chilowattoraall’anno (kWh/a) – non viene determinata esclusivamentedal rendimento, dato che quest’ultimo dipende dalle con-e I moduli fotovoltaici Sulfurcell hanno un comportamentoalle alte temperature “più tollerante” rispetto a quelliin silicio cristallino e quindi sono più indicati nelle regionia latitudini basse.r L’analisi mensile delle rese energetiche attesta la stabilitàdella potenza dei moduli Sulfurcell e il loro punto di forzadurante i caldi mesi estivi.e1,2 kW1,1 kW1 kWPotenza reale di impianti da 1 kWp(incidenza verticale della luce, AM 1.5, 1 000 W/m 2 )t La resa energetica dei moduli Sulfurcell è altrettanto stabileed elevata quanto quella dei moduli in silicio policristallino.Diversamente dai prodotti in silicio amorfo l’efficienza deimoduli Sulfurcell non cala nel secondo anno di funzionamento.u Quanto più caldo il sito previsto per l’installazione diun impianto, tanto più vantaggioso risulta l’utilizzo di moduliSulfurcell. In Grecia è stato misurato un 5% di resa in piùrispetto ai moduli in silicio cristallino.0,9 kW0,8 kW0,7 kW0,6 kWSilicio policristallinoModulo Sulfurcell0°C 10°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°CTemperatura d’esercizio dei moduli fotovoltaici

dizioni di illuminazione e dalla temperatura d’esercizio deimoduli fotovoltaici. L’industria del fotovoltaico ha quindidefinito delle condizioni standard di test per determinareil rendimento. Anche la potenza nominale di un modulofotovoltaico riportata sulla scheda tecnica (e misurata inWatt di picco [Wp]) viene dedotta dai fabbricanti da questamisurazione effettuata in laboratorio e calcolano i prezzidei moduli di conseguenza. Le condizioni standard di test –ad esempio temperatura di esercizio di 25°C e incidenzaverticale della luce solare con intensità da piena stagioneestiva (1 000 W/m 2 ) – in effetti si presentano di rado duranteil normale funzionamento di un impianto fotovoltaicoe sono possibili solo in giornate estive fresche. D’estateinvece i moduli fotovoltaici devono lavorare con temperaturecomprese tipicamente tra i 50 e gli 80°C e il rendimentocala. La riduzione di potenza per grado Celsiusviene descritta dal fattore denominato coefficiente ditemperatura. È a tal riguardo che emerge un’ulteriorepunto di forza dei moduli fotovoltaici Sulfurcell: il lorovantaggioso coefficiente di temperatura ne fa gli articolipredestinati all’utilizzo nelle aree calde (ad esempioEuropa meridionale) e si traduce in una maggiore resaenergetica per Watt di picco. A seconda del luogo di utilizzoè possibile ottenere rese annuali superiori dal 4 all’8%rispetto a quelle ottenibili con moduli al silicio cristallino.Infine non va dimenticato che le rese annuali per Wattdi picco dipendono dalla tecnologia di sistema adottatae dall’irraggiamento solare. Le rese massime possonoessere raggiunte quando il luogo e l’angolo di installazionesono stati scelti in maniera ottimale, l’inverter è quellopiù idoneo ai moduli e l’impianto è stato cablato e montatoa regola d’arte. Sulfurcell a questo proposito collaboracon rinomati rivenditori specializzati che dispongono dellanecessaria esperienza avendo già realizzato decine dimigliaia di impianti; essi forniscono consulenza in locoe aiutano l’utente ad ottenere il massimo dai moduli fotovoltaiciSulfurcell.r1601401201008060Resa energetica annuale di impianti da 1 kWpBerlino (su tetto)t1100950800650500uResa energetica annualeimpianti da 1 kWpBerlino (su tetto)CISSi policr.Si amorfoCISSi policr.Si amorfoCISSi policr.Si amorfo2007 2008 2009Resa energetica annuale 2008impianti da 1 kWpBerlino/Trikala105%101% 100% 100%40200Gen 07Feb 07Mar 07Apr 07Mag 07Giu 07Lug 07Ago 07Sett 07Ott 07Nov 07Dic 07Gen 08Feb 08Mar 08Apr 08Mag 08Giu 08Lug 08Ago 08Sett 08Ott 08Nov 08Dic 08Gen 09Feb 09Mar 09Apr 09Mag 09Giu 09Lug 09Ago 09Sett 09Ott 09Nov 09Dic 09CISSi policr.CISSi policr.Moduli CIS di SulfurcellModuli in silicio policristallinoGermaniaGrecia

22 | 23 I moduli SulfurcellI NOSTRI MODELLI E LE LORO POSSIBILITA’ DI IMPIEGOGrazie alla loro superficie di fondo quasi totalmente nera e alle piste conduttive chiare i moduli Sulfurcell hannouna colorazione che viene descritta come “antracite a righe sottili” e vengono considerati tra quelli più esteticamentegradevoli sul mercato, il che li qualifica particolarmente per l’impiego negli edifici. Sulfurcell equipaggia i proprimoduli fotovoltaici in modo che possano essere utilizzati negli edifici in qualità di materiale edile senza alcun problema.Numerosi sono i progetti che testimoniano la competenza di Sulfurcell quale partner di architetti e costruttori nelsoddisfare anche i più elevati requisiti estetici e tecnici.Modulo laminato tipo SCG-HV-LIl modulo laminato è munito di un vetro superiore temperatodi 5 mm di spessore ed è caratterizzato, anchein assenza di telaio, dall’elevata stabilità meccanicarichiesta dal TÜV per i moduli fotovoltaici in conformitàalla norma IEC EN 61646. Questo modulo rappresentala scelta ottimale per tetti di grandi dimensioni, sia nelsettore agricolo che industriale. È apprezzato tuttaviaanche da ingegneri e progettisti dato che può essereintegrato senza problemi nelle normali strutture edilio in vetro. Ideale è anche l’impiego su tetti debolmenteinclinati (fino a due gradi), dato che acqua e sporciziapossono defluire senza ostacoli.I terminali in cartone proteggono i moduli laminatiSulfurcell durante il trasporto ed il montaggioSu questo modello Sulfurcell è riuscita ad ottimizzare icosti: il telaio in alluminio, molto caro, è stato eliminato,dato che i moduli Sulfurcell sono di dimensioni inferioria quelle dei tradizionali moduli al silicio. Essi sono quindicaratterizzati da una stabilità intrinseca sensibilmentesuperiore e resistono durevolmente ai carichi imposti dalloro impiego. L’alluminio deve essere utilizzato solamenteper la sottostruttura dell’impianto fotovoltaico, quindil’impiego di questo materiale ad elevata intensità energeticasi riduce così del 30%. Il modulo laminato quindiconiuga in maniera mirabile il massimo della redditivitàcon il risparmio delle risorse.I moduli laminati Sulfurcell offrono anche altri vantaggi:Sulfurcell fornisce i propri moduli laminati provvisti diterminali di protezione in cartone; questi proteggono ilmodulo durante il montaggio e attutiscono eventuali colpi.I terminali devono essere sfilati solo a montaggio concluso.In questo modo Sulfurcell ha unito i vantaggi delmodulo senza telaio ad un montaggio semplice e sicuro.

Modulo con telaio tipo SCG-HV-FImpiegato come elemento di una facciataoppure su di un tetto il nostro modulo contelaio è il modulo adatto in ogni situazione.Il telaio in alluminio e il vetro superioretemprato lo rendono così robusto da poteressere impiegato anche con carichi da neveelevati (zona III). Il montaggio del moduloè partico larmente semplice visto che il telaioprotegge il vetro dai danneggiamenti e quindipuò essere montato anche in luoghi difficilmenteraggiungibili, utilizzando staffe che nonsarebbero idonee per moduli senza telaio.Ecologia: tecnologia verdeSulfurcell si considera un pioniere della lotta ai muta menticlimatici. Per questo motivo i nostri processi pro dut tividevono rispondere ad elevati standard ambientali, requisitoal quale assolvono efficacemente in virtù della tecnologiaa film sottile, grazie alla quale vengono utilizzate in produzione quantità relativamente ridotte di materiali ed ilconsumo di energia è basso. Date le elevate rese dellatecnologia CIS il tempo di ammortamento energetico chene risulta è di un anno, esattamente la metà di quellonecessario per i moduli in silicio cristallino. I modulifotovoltaici Sulfurcell sono ecocompatibili e in base alleodierne disposizioni di legge in materia possono esseresmaltiti, alla fine del loro ciclo di vita, con i normali rifiutidomestici. Pur tuttavia Sulfurcell si è preoccupata diorganizzare un sistema di ritiro dei moduli fotovoltaiciin modo che i materiali riciclabili – soprattutto vetro edalluminio – possano essere reintrodotti nel ciclo produttivo.Per questo motivo Sulfurcell è membro fondatoredella PV Cycle, una società che sta sviluppando un sistemadi ritiro e riciclaggio per l’industria fotovoltaica.www.pvcycle.org

24 | 25 I MODULI SULFURCELLtEGoLa FotoVoLtaiCaI moduli da integrazione sonomontati in maniera del tutto similea quella delle tegole.Modulo da integrazione tipo SCG-HV-RIIl modulo da integrazione offre nuove possibilità nelcampo dell’edilizia solare. I moduli vengono montati coni bordi sovrapposti, alla guisa di tegole, sui correntini deltetto. Vengono meno così le spese per l’acquisto delletegole; l’impiego di questa tipologia di modulo riduce inquesto modo i costi di costruzione di circa 20-30 €/m 2 .L’utilizzo dei prestigiosi telai neri tipo Solrif (della dittaSchweizer Metallbau) semplifica il montaggio, conferiscealla superficie del tetto un aspetto estetico omogeneo edoffre eccezionali possibilità realizzative. Ma soprattuttoè il montaggio che risulta semplificato rispetto alle altresoluzioni ad integrazione architettonica: gli specialistifrancesi della società di consulenze Cythelia hannocondotto nel corso del 2008 una vasta ricerca di mercatoparagonando numerosissimi sistemi fotovoltaici perinte grazione architettonica su tetto. Da questo studioè risultato che le soluzioni basate sul sistema Solrifsi sono rivelate vincitrici dei test.I partner di Sulfurcell supportano l’utente per quel cheriguarda il dimensionamento dell’impianto oppure la finituracon il bordo del tetto. Lamiere a misura consentonodi realizzare una finitura esteticamente perfetta, evitandogli inestetismi di soluzioni “patchwork”.