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 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).

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