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Venerdì 23 Settembre 2011 13:46

Pannelli solari: meglio policristallino o monocristallino?

Written by  gaetano
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beghelli-tetto-oro-acqualuce

Televisione, radio, giornali, riviste specializzate e non, ormai tutti ne parlano e sembra essere diventato il trand del momento.

Chi non lo conosce? Piano piano sta invadendo città e paesi abbarbicandosi su tetti, lampioni, antenne, campi.

Ebbe si stiamo parlando di quei simpatici pannelli che producono energia elettrica dalla luce solare.

Una manna dal Cielo, benedizione del portafoglio e della Green Generation, ma anche una grossa iniezione di parole nuove da inserire nel dizionario comune:

pannello, modulo, connettori, inverter, wafer (questo non è commestibile), busbar, monocristallino, policristallino, etc.

In questa nuova giungla mi sembra opportuno fare un pò di chiarezza, visto che prima o poi una buona parte di noi andrà a farci i conti.

Ma veniamo subito al sodo con la domanda  che più di frequente ci si pone: meglio policristallino o monocristallino?

 

 

Per rispondere a questa domanda prima di tutto è opportuno comprendere in linea di massima come è costruito l'impianto fotovoltaico.
Partiamo subito con la spiegazione: iniziamo a parlare della cella fotovoltaica che è l’elemento base nella costruzione di un modulo fotovoltaico.

CELLA FOTOVOLTAICA

La versione più diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, è costituita da una lamina di materiale semiconduttore il più diffuso dei quali è il silicio, si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 10 ai 12 cm.

Dei molti materiali che vengono utilizzati per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto il più utilizzato e le due tecnologie più comuni sono:

Silicio monocristallino, dove ogni cella è realizzata a partire da un wafer la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallo), opportunamente drogato in modo da realizzare una giunzione polo positivo -polo negativo; 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 degli atomi di silicio allo stato puro.

Il rendimento dei  moduli al silicio monocristallino si aggira attorno al 14% – 16% dell'energia (luce) che li irragia, e le celle fotovoltaiche sono di colore blu scuro a forma ottagonale, come puoi vedere nell’immagine.

Cella fotovoltaica monocristallina

Cella fotovoltaica monocristallina

Dopo i vari processi di lavorazione ecco come si presenta il lingotto di silicio minerale prima del taglio delle varie celle:

Lingotto di silicio minerale

Lingotto di silicio minerale

Hai capito adesso la forma ottagonale delle celle che compongono i moduli monocristallini?

Modulo monocristallino

Modulo monocristallino

Parliamo adesso del silicio policristallino, in cui il wafer non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati; si ottiene riciclando componenti elettronici scartati, ossia il cosiddetto “scraps di silicio” il quale viene rifuso per ottenere una composizione cristallina compatta:

le celle di un modulo policristallino o multi cristallino sono costituite da un insieme di più cristalli di silicio; il rendimento di un modulo policristallino si aggira intorno all’ 12% – 14% e le celle sono di colore blu intenso di forma quadrata come puoi vedere dalla foto qui sotto.

Dopo la lavorazione e i vari tagli si ottiene la nostra cella policristallina:

cella fotovoltaica policristallina

Cella fotovoltaica policristallina

E assemblando le celle otteniamo il  modulo policristallino: 

Modulo policristallino

Modulo policristallino

I moduli in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato.

Sono tecnologie costruttivamente simili e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni.

Ogni singola cella viene connessa alle altre mediante ribbon metallici (busbar) (sono quelli evidenziati nel cerchio) che attraversando la cella formano opportune serie e paralleli elettrici:

cella poli con ribbon

 

I busbar hanno il compito di portare,(come lo dice la parola stessa “bus”)  la corrente che genera il nostro modulo, detto in modo semplice;in modo tecnico si scive così: i busbar hanno il compito di canalizzare gli elettroni generati dal modulo per il cosidetto effetto fotovoltaico.

Di seguito per chiudere il cerchio seguirai un piccola spiegazione su come si realizza un modulo:

Sopra una superficie posteriore di supporto, in genere realizzata in un materiale isolante anti-umidità come il vetro temperato o un polimero come il Tedlar(6) vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile,identificato come incapsulante EVA che serve per l’isolamento delle celle dall’umidità e per isolamento elettrico (4).

Sopra le nostre celle  assemblate (5) c’è un secondo strato di EVA e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato (3).

Il procedimento di pressofusione  trasforma l’EVA in mero collante inerte (2). Le celle  vengono chiuse in una scatola di giunzione nella parte posteriore del modulo fotovoltaico e il “sandwich” ottenuto viene fissato ad una cornice in alluminio (1).

Struttura modulo fotovoltaico

Struttura modulo fotovoltaico

Nella parte posteriore del modulo viene applicata la scatola di giunzione che comprende la morsettiera di collegamento dei cavi e i diodi di bypass (foto sotto).

Questi definiscono la massima tensione del sistema e sono finalizzati ad evitare che le celle non in conduzione (ad esempio a causa di ombreggiamenti) siano attraversati dalla corrente e vengano danneggiati per surriscaldamento.

scatola di giunzione

Scatola di giunzione

I due connettori che vedi uscire dalla scatola di giunzione hanno le due polarità  +  e   -  per essere poi collegati in serie e formare le stringhe del nostro impianto fotovoltaico.

Allora adesso mettiamo i puntini sulle “i”; i termini che leggi sopra sono, o meglio, sarebbero quelli corretti da usare quando parliamo di fotovoltaico, ma per comodità e per non far troppo incasinare chi vuole mettere l’impianto con vocaboli articolati, generalmente  io per primo (se no cosa ci starei a fare qui, se non per aiutarti a non incasinarti!?) usiamo la parola pannelli fotovoltaici e basta.

schema impianto fotovoltaico

Schema impianto fotovoltaico

Dunque, c’è la cella fotovoltaica; assemblando un tot numero di celle si ottiene il modulo, un tot numero di moduli collegati in serie + e -  formano il pannello, un tot numero di pannelli collegati in parallelo formano una stringa e infine un tot numero di stringhe formano il nostro generatore fotovoltaico.

Ma la risposta alla domanda “ meglio policristallino o monocristallino?” dopo questa sfilza di paroloni la scelta giusta qual’ è?

Attualmente le due tecnologie si equivalgono, le celle commerciali in silicio monocristallino e policristallino hanno un’efficienza di conversione ormai pressoché identica, posso affermare senza ombra di dubbio che il monocristallino è più pregiato venendo tagliato direttamente dal lingotto di silicio, mentre il policristallino è un assemblaggio di componenti elettronici di recupero ma la differenza viene spesso colmata dal prezzo. In pratica per la scelta della tipologia di impianto da usare conviene prestare molta attenzione anche ad altri componenti, primo tra tutti l'inverter.

Last modified on Giovedì 29 Marzo 2012 09:57

1 Comment

  • Comment Link marco Giovedì 26 Aprile 2012 17:42 posted by marco

    sPIEGAZIONE MOLTO COMPRENSIBILE PER ME CHE NON SO NIENTE SULL'ARGOMENTO MA CHE MI INTERESSO PER CASA MIA .
    SERVIREBBE AGGIUNGERE ANCHE QUALCHE COMMENTO SUL PRODOTTO IN COMMERCIO , AD ESEMPIO : CHI PRODUCE I PANNELLI + RESISTENTI NEL TEMPO E CHI PRODUCE I PANNELLI CON LA RESA + ALTA .
    LO SO , CHIEDO TROPPO E COMUNQUE , GRAZIE DAVVERO X LA SPIEGAZIONE .

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