Moduli fotovoltaici e le tecnologie 1

Le prestazioni dei moduli fotovoltaici sono suscettibili a variazioni anche sostanziose in base:

•Al rendimento ed al tipo dei materiali utilizzati;nonché la purezza;
•All'irraggiamento a cui vengono esposte le celle;
•All'angolazione con cui la radiazione solare colpisce il modulo rispetto alla superficie;
•Alla temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" per temperature elevate;
•Alla composizione dello spettro di luce.

Con rendimento si intende la percentuale di energia captata e trasformata rispetto a quella totale giunta sulla superficie del modulo, e può essere considerato un indice di correlazione tra watt erogati e superficie occupata, ferme restando tutte le altre condizioni.

A causa del naturale decadimento dei materiali, il rendimento di un pannello fotovoltaico diminuisce di circa un punto percentuale su base annua ,ed è ormai consuetudine che i produttori offrano un'opportuna garanzia che oltre ai difetti di fabbricazione copra questo decremento prestazionale nel tempo.

Attualmente la garanzia più comune è del 90% per i primi 10 anni e dell'80% sul nominale per 20 anni. Si stima che i moduli fotovoltaici odierni abbiano una vita di 50 anni circa, anche se è plausibile ipotizzare la loro dismissione dopo 20-25 anni, a causa della evoluzione tecnologica.
I diversi tipi di celle fotovoltaiche possono riassumersi principalmente in tre categorie:

-Policristallino, in cui il wafer di silicio non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati (policristallo).

-Monocristallino, in cui ogni cella è realizzata a partire da un wafer di silicio la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallo).

-Film sottile,in cui ogni cella è formata per mezzo della deposizione di più substrati
di una miscela di gas.

Curve caratteristiche di un modulo commerciale:

Policristallino e Monocristallino

Il silicio monocristallino più pregiato ed industrialmente più costoso del policristallino,è ottenuto attraverso un processo denominato melting, a partire da cristalli di silicio di elevata purezza che, una volta fusi, vengono fatti solidificare a contatto con un seme di cristallo,ed opportunamente tagliati in dei wafers
da 250 – 300 μm.


Per quanto riguarda invece il wafer multicristallo ,il processo è analogo e si ottiene dalla fusione e successiva ricristallizzazione del silicio di scarto dell’industria elettronica (“scraps” del silicio).Il costo dei pannelli realizzati in silicio policristallino è inferiore a quello dei pannelli in monocristallo, al prezzo però di un minor rendimento a parità di superficie.

La connessione elettrica fra celle fotovoltaiche,è ottenuta per mezzo di due contatti metallici,uno sulla faccia esposta e l’altro no,per evaporazione sottovuoto dei metalli a bassissima resistenza elettrica.

Questo tipo di celle fotovoltaiche , connesse in serie/parallelo e racchiuse tra un foglio di plastica e una lastra di vetro temperato,costituiscono la grande maggioranza dei moduli commerciali. Dalle dimensioni rettangolari e dal peso che oscilla tra i 6 e i 21 kg ,sono solitamente incorniciati da un profilo di alluminio che ne conferisce un’ottima robustezza.

I rendimenti non sono altissimi, ma più stabili nel tempo , se confrontati con quelli a film sottile:
• 14%-15% nei moduli in silicio monocristallino;
• 12%-13% nei moduli in silicio policristallino.