Tutti i pannelli fotovoltaici producono energia elettrica. Le differenze nella loro struttura esistono per dare la migliore risposta possibile alla tipologia di luce prevalente nel sito d'installazione.

 

Fotovoltaico e condizioni di illuminazioneChe ci sia differenza tra la luce che riceve il Nord e il Sud dell'Italia, o ancor più il Nord e il Sud Europa, è evidente a chiunque abbia avuto modo di viaggiare.

 

Durante il corso dell'anno nel Nord Italia sono più frequenti giornate di cielo coperto rispetto a giornate di cielo terso. Se ci spostiamo verso il Nord Europa, le nuvole diventano la regola e il cielo sereno un'eccezione.

 

Di questo fatto occorre tenere conto nella scelta del tipo di pannello fotovoltaico che vogliamo installare sul nostro tetto. Infatti, ogni tipo di pannello lavora meglio in condizioni specifiche di illuminazione, ed è quello di cui vogliamo parlare in questo articolo.

 

Possiamo anticipare qualcosa da subito, il risultato finale è assicurato in tutti i casi. Riusciamo a produrre energia elettrica con qualsiasi tipologia di pannello; tuttavia, i pannelli danno il meglio di sé, se vengono posti nelle condizioni di lavoro per le quali sono stati realizzati. 

 

 

È un po' come dare a ciascun pannello l'opportunità di lavorare nel contesto per il quale era stato pensato.

 

Esistono tanti tipi di luoghi in cui è possibile installare un impianto fotovoltaico: luoghi esposti alla luce solare diretta o diffusa, luoghi dove si registrano elevate o basse temperature; ancora, è possibile che i pannelli abbiano a disposizione per la loro installazione ampi spazi, o viceversa piccoli spazi e ombreggiati. In ognuno di questi casi dovrò scegliere il pannello adatto, quello che potrà adattarsi meglio alle condizioni del mio sito d'installazione.

 

Come faccio a sapere se è meglio scegliere un modulo fotovoltaico in silicio monocristallino, policristallino o amorfo?

 

Ciascuno di questi tre tipi di pannello contiene il silicio di grado solare, cioè un materiale semiconduttore che consente l'effetto fotovoltaico. Quello che cambia tra i tre tipi di pannello è la lavorazione alla quale è sottoposto il silicio, il tipo di cella fotovoltaica che con esso viene realizzata. Ciascuna di queste, infatti è adatta a dare risposta a specifiche condizioni di insolazione.

 

Vediamo quali sono le caratteristiche di ciascuno di questi tipi di cella e le migliori condizioni di lavoro.

 

 

# Pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino

 

SiliceIn questo caso, la cella si ricava da un wafer di silicio, un oggetto che viene realizzato grazie ad un processo industriale piuttosto complesso. In pratica, il wafer è un unico cristallo di silicio, realizzato partendo dalla silice, cioè l'ossido di silicio ampiamente disponibile in natura, grazie alla sua riduzione ottenuta con un considerevole dispendio di energia durante tutto il processo. 

 

È la quantità di energia impiegata a rendere il processo piuttosto costoso. In compenso il wafer viene comunemente impiegato in diversi settori, primo fra tutti l'elettronica, per la quale è un componente indispensabile.

 

Nel nostro caso il wafer si utilizza per realizzare le singole celle che vengono successivamente assemblate fra loro a formare il modulo fotovoltaico. Le celle sono di colore blu scuro e hanno forma ottogonale.

 

Il rendimento del modulo in silicio monocristallino si attesta intorno al 17% (22% nel caso di SunPower®); questo significa che di tutta l'energia posseduta dalla luce incidente sul modulo, solo il 17% viene convertita in energia elettrica. Il modulo ha un funzionamento ottimale con la luce solare diretta e orientata verticalmente rispetto alla cella.

 

Il vantaggio di poter lavorare con un unico cristallo è legato al miglioramento della conducibilità dovuta al perfetto allineamento degli atomi di silicio. In pratica, un unico cristallo significa che gli elettroni liberati grazie all'effetto fotovoltaico percorrono il cristallo di silicio senza incontrare ostacoli, un po' come se camminassero in un rettilineo autostradale, e questo migliora la conducibilità elettrica del materiale, che è l'effetto macroscopico di ciò che accade a livello microscopico.

 

Il ciclo di vita del pannello fotovoltaico monocristallino si attesta sui 25 anni, con perdite di rendimento inferiori all'1% annuo. Questi pannelli sono piuttosto sensibili alle perdite di irraggiamento dovute ad ombreggiamento, e alla luce diffusa. Si prestano quindi all'utilizzo in località prevalentemente soleggiate durante tutto il corso dell'anno. 

 

In forza della loro elevata efficienza, i pannelli fotovoltaici monocristallini sono adatti nel caso in cui si abbia a disposizione poco spazio, in modo da realizzare la massima potenza possibile nello spazio più piccolo.

 

  

# Pannelli Fotovoltaici in Silicio Policristallino

Pannello fotovoltaico monocristallinoIn questo caso la cella è costituita da tanti piccoli grani localmente ordinati. Di solito questo tipo di cella si ottiene riciclando componenti elettronici di scarto, lo scraps di silicio, che viene rifuso per ottenere una composizione cristallina compatta.

 

In questo modo le celle fotovoltaiche sono costituite da più cristalli di silicio. Il rendimento del fotovoltaico policristallino è più basso rispetto a quello monocristallino, è dell'ordine del 16,5%. La conducibilità elettrica è inferiore perché gli elettroni liberati dall'effetto fotovoltaico, devono superare un ostacolo nel passare da un grano all'altro.

 

Tornando al nostro esempio, è come se rispetto al rettilineo autostradale del monocristallino, gli elettroni circolassero lungo le strade di una città senza molto traffico, incontrando incroci e deviazioni.

   

Le celle di silicio policristallino sono solitamente di colore blu intenso e di forma quadrata. Il fatto che i grani di silicio non siano orientati in un solo modo rende meno influente l'inclinazione della luce sul pannello, che non dovrà essere necessariamente perpendicolare, come nel caso ottimale del silicio monocristallino, ma si presterà a funzionare adeguatamente anche nelle altre ore del giorno con inclinazioni della luce differenti.

 

 

# Pannelli fotovoltaici amorfi o a film sottile

 

Il film sottile amorfo si caratterizza per il fatto di non presentare una struttura cristallina. Si costruisce depositando strati di silicio su una lastra di materiale adatto come il vetro. Il suo rendimento è più limitato rispetto al caso dei pannelli cristallini, scendiamo infatti intorno all'8%.

 

Questo significa che un impianto da 1 kW di silicio amorfo occupa molto più spazio rispetto a quello richiesto dai moduli monocristallini o policristallini.

 

Il motivo per cui l'efficienza si riduce in maniera così considerevole, va ricercato nel fatto che gli elettroni liberati dall'effetto fotovoltaico, all'interno di un pannello in silicio amorfo, incontrano molti più ostacoli nel loro percorso, e la conducibilità elettrica ne risente. Per questo l'efficienza è più limitata. È un po' come se gli elettroni percorressero le strade di una città fortemente trafficata; si cammina ugualmente ma con più difficoltà.

I pannelli in silicio amorfo non risentono particolarmente delle variazioni di temperatura esterna o se la luce che li colpisce, anziché essere diretta, è diffusa.

 

La flessibilità del fotovoltaico a film sottile lo rende adatto per l'integrazione architettonica, come ad esempio per coprire le facciate degli edifici, o per rivestire tetti non adeguatamente esposti al sole, per inclinazione o orientamento.

 

Ultimo vantaggio del fotovoltaico amorfo è che costa meno perché utilizza una minor quantità di materiale per il suo funzionamento.

 

 

# Conclusioni

 

Siamo arrivati ad avere un po' più chiaro il quadro della situazione. A seconda del luogo in cui vogliamo installare il nostro impianto fotovoltaico potremo orientare la nostra scelta. In linea generale al Sud Italia è più performante il fotovoltaico in silicio monocristallino o policristallino, vista la maggiore frequenza di giornate ad insolazione diretta.

 

Possiamo estendere l'utilizzo del monocristallino e del policristallino anche nella maggiorparte del Centro-Nord Italia. Risalendo verso nord, oltre i nostri confini, può diventare più frequente vedere l'utilizzo di fotovoltaico a film sottile, per venire incontro alle differenti condizioni di insolazione, per le quali si riscontrano più di frequente giornate con il cielo coperto e luce diffusa. Per questo tipo di illuminazione, il film sottile amorfo risponde meglio.

 

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