Principio di funzionamento dei pannelli fotovoltaici.
Il principio di funzionamento dei pannelli fotovoltaici è detto “effetto fotovoltaico”, il quale rappresenta una sottocategoria dell’ “effetto fotoelettrico” osservato per la prima volta nel XIX secolo. L’ effetto fotovoltaico si manifesta nel momento in cui una radiazione elettromagnetica, colpisce un particolare materiale semiconduttore opportunamente trattato, ed innesca un movimento di elettroni generando una corrente elettrica e quindi una differenza di potenziale. Attualmente sul mercato, sono disponibili diverse tipologie di pannelli fotovoltaici, ma tutte sono basate sul principio di funzionamento descritto in precedenza.
I pannelli fotovoltaici si distinguono in base alla loro tecnologia di produzione, attualmente le principali tecnologie sono:
- Tecnologia al SILICIO MONOCRISTALLINO e POLICRISTALLINO;
- Tecnologia al SILICIO AMORFO;
- Tecnologia “CIS”.
Tecnololgia al silicio monocristallino e policristallino
Una cella di un modulo al silicio monocristallino è costituita da un singolo cristallo di silicio, il che garantisce una massima conducibilità dovuta al perfetto allineamento degl’ atomi di silicio allo stato puro. Maggiore è la purezza del materiale, maggiore è il rendimento, che nel caso di pannelli al silicio monocristallino si aggira attorno al 15%. Le celle fotovoltaiche che vanno a costituire il pannello in silicio monocristallino, sono di colore blu scuro a forma ottagonale, come mostrato nell’ immagine.
Le celle di un pannello in silicio policristallino (o multi-cristallino)sono costituite da un insieme di più cristalli di silicio; ciò rappresenta una minore purezza che va ad influire sul rendimento del pannello stesso, infatti il rendimento di un pannello policristallino si aggira intorno all’ 11% – 14%. I pannelli in silicio policristallino sono caratterizzati da un colore blu intenso.
Tecnologia al silicio amorfo
Le celle dei moduli in silicio amorfo sono realizzate con atomi di silicio senza alcuna disposizione spaziale ordinata. La poca omogenità di tali celle implica una semplice realizzazione, ma ciò influisce sul rendimento, che per tali pannelli si aggira attorno al 6%. Spesso i pannelli di silicio amorfo vengono fatti depositare su materiali plastici e flessibili in modo da plasmare il pannello adattandolo, eventualmente alla superfice disponibile, ottenendo dei fogli sottili con le caratteristiche dei moduli fotovoltaici. Generalmente essi vengono identificati come moduli a “film sottile”. Sono quindi adatti per superfici da ricoprire che non sono regolari nella forma.
Tecnologia CIS
I pannelli fotovoltaici con tecnologia CIS utilizzano al posto del semiconduttore una miscela di Rame, Indio e Selenide (CuInSe2). Questa tecnologia è nuova come conferma il fatto che pochissime aziende a livello mondiale l’abbiano inserita nelle linee di produzione. I test in laboratorio mostrano una efficienza che può arrivare anche al 18% rendendo questa tecnologia una scommessa per il futuro e una nuova strada per la costruzione di moduli fotovoltaici economici ed efficienti.
COME SCEGLIERE UN PANNELLO FOTOVOLTAICO.
Nella sezione “Introduzione ai sistemi fotovoltaici” sono state introdotte le tecnologia di produzione per i pannelli fotovoltaici attualmente presenti sul mercato. Ogni tecnologia ha i suoi vantaggi e svantaggi, per cui è opportuno scegliere il pannello fotovoltaico in dipendenza di alcuni fattori:
- ESPOSIZIONE;
- OMBREGGIAMENTI;
- SUPERFICE UTILE;
- ZONA CLIMATICA.
I pannelli in Silicio è opportuno utilizzarli quando l’esposizione è ottimale e gli ombreggiamenti sono nulli, in quanto funzionano particolarmente bene quando non si ha l’influenza di ombreggiamenti parziali o totali. Infatti i pannelli al Silicio in caso di ombreggiamenti vanno in blocco, compromettendo così la produzione della stringa a cui è collegato il pannello ombreggiato in questione. Quindi nel caso in cui durante la giornata si hanno ombreggiamenti parziali dovuti ad esempio da alberi, camini, edifici confinanti etc, non è consigliabile utilizzare tecnologie al silicio perchè, oltre ad avere una netta diminuizione della produzione, si avrà un calo d’efficienza del pannello stesso dovuto a danneggiamenti di una o più celle ( effetto “hot spot”).
Quando gli effetti dell’ ombreggiamento non possono essere evitati, è opportuno utilizzare pannelli fotovoltaici non al Silicio. La tecnologia più idonea per contrastare gli effetti dell’ ombreggiamento è il CIS. Un pannello fotovoltaico in CIS, ha una struttura tale, che per influire sullla produzione dell’ intero pannello, bisogna coprire totalmente un’ intera sezione (verticale) del pannello stesso, mentre per compromettere la produzione di un pannello al Silicio basta coprire una singola cella.In conclusione non bisogna fossilizzarsi su una singola tecnologia, ma bisogna scegliere in base al contesto in cui si vuole installare l’ impianto fotovoltaico.