Massimizzare i risparmi ambientali nella produzione di fotovoltaico al silicio fino al 2035

Perché i pannelli solari più puliti contano

L’energia solare è spesso vista come una soluzione ambientale decisiva, ma la produzione dei pannelli richiede comunque energia e materie prime. Mentre il mondo corre per installare decine di migliaia di miliardi di watt di capacità solare entro la metà del secolo, anche piccole differenze nei metodi di produzione possono tradursi in grandi effetti globali. Questo studio pone una domanda semplice ma dalle grandi conseguenze: con il passaggio dell’industria verso un nuovo tipo di cella solare al silicio più efficiente, è possibile ridurre anche i costi ambientali nascosti della fabbricazione di tutti quei pannelli?

Un nuovo tipo di pannello solare entra in scena

Il mercato del silicio odierno si sta rapidamente spostando da un progetto più vecchio chiamato PERC a un progetto più performante noto come TOPCon. Entrambi si basano su wafer di silicio simili, ma differiscono nel trattamento delle superfici e nell’applicazione dei contatti metallici per raccogliere l’elettricità. Queste modifiche tecniche conferiscono alle celle TOPCon una maggiore efficienza, il che significa che ogni pannello può produrre più energia dalla stessa superficie. Gli autori impiegano un’analisi completa del «ciclo di vita», dall’estrazione della quarzite grezza fino all’assemblaggio di celle e moduli e alla spedizione dei moduli dalle fabbriche all’Europa centrale, per valutare come queste due tecnologie si confrontano dal punto di vista ambientale per unità di potenza prodotta.

Contare ogni impatto, non solo il carbonio

Invece di concentrarsi soltanto sulle emissioni che riscaldano il clima, il team esamina 16 tipi di impatto ambientale, inclusi inquinamento dell’aria, danni agli ecosistemi, uso del suolo e consumo di combustibili fossili e metalli. Per pannelli prodotti in Cina e spediti in Europa, TOPCon risulta migliore in 15 delle 16 categorie. In media riduce le emissioni climalteranti di circa il 6,5% per watt rispetto al PERC, soprattutto perché la maggiore efficienza comporta meno materiale e processi per la stessa produzione. L’unico ambito in cui il TOPCon peggiora è l’uso dei metalli: il suo design richiede più argento nei contatti delle celle, aumentando la pressione su risorse scarse.

Dove provengono davvero le impronte nascoste

Scavando più a fondo, l’analisi individua alcuni «punti caldi» chiave che dominano l’impronta di un modulo solare moderno. La produzione del wafer di silicio, in particolare il materiale altamente purificato che parte dalla quarzite e diventa grandi lingotti e sottili fette, è di gran lunga la fase più energivora e guida gran parte dell’impatto climatico e dell’inquinamento atmosferico. Poiché gran parte di quell’elettricità proviene ancora da combustibili fossili in molte regioni, l’intensità carbonica della rete elettrica locale influenza fortemente l’impronta finale del pannello. Altri punti caldi includono l’argento usato per stampare le sottili linee elettriche sulle celle, il cablaggio in rame e il vetro solare nel modulo finito, e i combustibili bruciati nelle navi e nei camion che trasportano i pannelli dalle fabbriche asiatiche ai mercati europei.

Luogo e reti future cambiano tutto

Gli autori guardano poi al 2035, combinando i miglioramenti previsti nell’efficienza dei pannelli, wafer più sottili e riduzione dell’uso dell’argento con scenari su come le reti elettriche in India, Cina, Stati Uniti ed Europa potrebbero decarbonizzarsi nel tempo. Risultano che produrre moduli TOPCon in Europa comporta già circa la metà dell’impatto climatico per watt rispetto alla produzione degli stessi moduli in India, principalmente perché l’elettricità europea dipende meno dal carbone. Se le reti si decarbonizzeranno come previsto, l’impronta della produzione diminuirà ovunque, ma specialmente nelle regioni che passano più rapidamente alle fonti rinnovabili. Nel prossimo decennio, spostare più produzione verso sistemi elettrici a basso contenuto di carbonio e migliorare costantemente i progetti dei pannelli potrebbe evitare circa 8,2 miliardi di tonnellate di emissioni equivalenti di anidride carbonica rispetto al business as usual.

Bilanciare i benefici climatici e la pressione sulle risorse

Mentre reti più pulite riducono nettamente gli impatti climatici e l’inquinamento atmosferico, aumentano anche la dipendenza da alcuni metalli critici perché parchi eolici e solari richiedono più di questi materiali rispetto agli impianti a combustibili fossili. Con l’aumento della quota di rinnovabili nel mix elettrico, lo studio osserva un modesto aumento nell’indicatore «uso dei metalli», soprattutto nelle regioni che dispiegano grandi quantità di energia pulita. Per la produzione solare, le leve più potenti sono aumentare l’efficienza dei pannelli e ridurre il consumo di elettricità nella produzione dei wafer; ridurre l’uso di argento aiuta soprattutto la scarsità del metallo ma ha effetti minori altrove. Test di sensibilità e analisi delle incertezze mostrano che, nella maggior parte delle categorie, è molto probabile che il TOPCon sia ambientalmente preferibile al PERC.

Cosa significa per la transizione energetica pulita

Per i non addetti ai lavori, il messaggio chiave è che non tutti i pannelli solari sono uguali, e il luogo di produzione conta quasi quanto la scelta del progetto. La nuova tecnologia TOPCon può generare più elettricità con un impatto ambientale complessivamente inferiore rispetto al suo predecessore, a condizione che l’industria affronti anche il suo maggiore fabbisogno di argento. Se i produttori abbinano progettazioni ad alta efficienza a forniture di elettricità più pulite, il boom solare fino al 2035 potrebbe evitare decine di miliardi di tonnellate di emissioni di carbonio nel corso della vita dei pannelli, superando di gran lunga i costi della loro produzione. In breve, una manifattura più intelligente può trasformare l’energia solare in uno strumento ancora più potente per proteggere il pianeta.

Citazione: Willis, B.L., Rigby, O.M., Pain, S.L. et al. Maximising environmental savings from silicon photovoltaics manufacturing to 2035. Nat Commun 17, 2311 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69165-x

Parole chiave: fotovoltaico solare, valutazione del ciclo di vita, celle solari TOPCon, produzione a basso contenuto di carbonio, transizione alle energie rinnovabili