PANNELLI SOLARI FOTOVOLTAICI
Gallo Giuseppe
IV A Elettronica
Cos’è il modulo fotovoltaico?
I moduli fotovoltaici, sono dispositivi
optoelettronici, composti da celle
fotovoltaiche, in grado di trasformare
l’energia del sole in energia elettrica
mediante l’effetto fotovoltaico. Può
essere meccanicamente preassemblato
a formare un pannello fotovoltaico
Celle fotovoltaiche
La conversione della radiazione solare in una
corrente di elettroni avviene nella cella
fotovoltaica, un dispositivo costituito da una
sottile fetta di materiale semiconduttore,
molto spesso silicio, opportunamente
trattata. Tale trattamento è caratterizzato da
diversi processi chimici, tra i quali si hanno i
cosiddetti “drogaggi”. La conversione delle
radiazioni solari avviene tramite l’effetto
fotovoltaico.
Effetto fotovoltaico
La conversione della radiazione solare in una corrente di elettroni avviene
nella cella fotovoltaica, un dispositivo costituito da una sottile fetta di
materiale semiconduttore, molto spesso silicio, opportunamente
trattata. Il silicio che costituisce la fetta è lavorato tecnologicamente con
processi che sfruttano sia le proprietà fisiche che chimiche del silicio puro
che viene “drogato” cioè contaminato con impurità (processo di doping) di
atomi di trivalenti o pentavalenti per modularne la conducibilità e renderla
meno influenzata dalla temperatura. Gli elementi droganti più
comunemente usati sono il boro (per il drogaggio p) e il fosforo (drogaggio
n). La cella presenta una zona drogata prevalentemente di tipo P e una
drogata prevalentemente di tipo N così da formare la giunzione PN ( si
tratta in pratica di un fotodiodo).
Tipi di pannelli fotovoltaici
Monocristallino
l modulo monocristallino è quello con efficienza maggiore: si va dal 15 al 20% di
efficienza e, per produrre una potenza di 1 Kw “di picco”, ha bisogno di circa 6
metri quadrati. Il pannello è una lastra rigida costituita in genere da 30-70 celle
fotovoltaiche assemblate, saldate tra loro e ricoperte da un vetro protettivo e da
una cornice esterna di alluminio. Il modulo dura mediamente 25 anni con perdite
di rendimento di meno dell’1% l’anno. Questi tipi di pannelli fotovoltaici sono
abbastanza sensibili agli ombreggiamenti, anche parziali, ma lavorano molto bene
se i raggi del sole cadono in maniera perfettamente perpendicolare alla loro
superficie.
Come tipo di soluzione risulta decisamente quella più costosa, tra quelle
tradizionali, e viene impiegata quando ci sono condizioni ottimali di
irraggiamento e si vuole sfruttare al massimo la superficie disponibile, per via
della sua maggiore efficienza in relazione allo spazio occupato.
Policristallino
Il modulo policristallino, o multicristallino, ha efficienze leggermente minori, circa
il 13%, ad ha bisogno di una superficie leggermente maggiore, rispetto ai
precedenti, per produrre 1 Kwp di potenza: sono necessari circa 8 metri quadrati.
Questi pannelli fotovoltaici sono anch’essi tra i più diffusi e “tradizionali”, perchè
hanno caratteristiche del tutto assimilabili ai precedenti, tranne, come detto, per
un’efficienza leggermente minore. Il modulo policristallino rappresenta infatti un
buon compromesso tra: costi, superficie occupata, rendimento produttivo ed
efficienza. Un buon compromesso tra moduli monocristallini, da un lato, e pannelli
a ‘film sottile’, dall’altro.
Anche questo tipo di pannello, come il monocristallino, produce per almeno 25 anni
con perdite fisiologiche di rendimento di circa l’1% l’anno. Anche questo tipo di
pannello, come il precedente, è particolarmente sensibile agli ombreggiamenti,
anche parziali, che possono causare improvvisi o temporanei cali di rendimento
sull’intero impianto.
Film sottile
Il modulo a film sottile è infine quello con la minore efficienza produttiva: siamo a circa
il 6%.
Questa tipologia avrà bisogno di superfici decisamente maggiori per produrre un Kwp di
potenza fotovoltaica: fino a circa 20 metri quadrati (nel caso dell’utilizzo di silicio amorfo).
Nonostante la minore efficienza che, ricordiamolo, non è indice di qualità, questo tipo di
pannello sta avendo una elevata diffusione sul mercato perché ha il duplice vantaggio di una
maggioreeconomicità, costa meno produrlo, e di una maggiore versatilità di utilizzo: il
pannello a film sottile è di fatto una lastra di pochi millimetri di spessore, flessibile, in grado
di ricoprire ed adattarsi perfettamente ad una moltitudine di differenti strutture
architettoniche: da rivestimenti di facciate a vetrate ad altri elementi architettonici irregolari
o non ben esposti ai raggi del sole. I pannelli fotovoltaici a film sottile possono costituire una
pellicola flessibile di rivestimento, il requisito ottimale per favorire un’ampia possibilità di
applicazione in edilizia.
Tra i vantaggi del film sottile vi è quello di lavorare bene con luce diffusa o con alte
temperature. Può essere inoltre installato in posizione orizzontale o verticale senza risentire
sensibilmente sul rendimento.
APPLICAZIONE
I moduli o pannelli fotovoltaici consentono di
produrre energia elettrica dal sole. Possono essere
impiegati per produrre energia in zone non servite
dalla rete (impianti isolati) o per ridurre la propria
bolletta energetica (impianti connessi alla rete).
Questa energia può essere accumulata in batterie per
renderla sempre disponibile (e allora si parla di
impianti autonomi o isolati, solitamente realizzati per
alimentare carichi elettrici distanti dalla rete), oppure
può essere immediatamente utilizzata dall’utenza,
anche senza l’adozione di batterie (è il caso degli
impianti connessi alla rete elettrica).
FINE