Guide tecniche

PANNELLI SOLARI

Qual è il ciclo produttivo di un pannello solare?

I moduli fotovoltaici sono considerati doppiamente green:

1. Producono energia verde-rinnovabile

2. Possono essere riciclati

3. A fine vita ogni pannello ha la possibilità di essere riciclato95% anche se oggi i costi sono più alti che produrli nuovamente, soprattutto nel processo di separazione delle celle solari dall'incapsulante. L'organizzazione PV Cycle è responsabile della promozione del riciclaggio dei pannelli nel settore attraverso la ricerca per il miglioramento dei processi

4. Approssimativamente tra2 e 2,5 anniin modo che il modulo produca la stessa energia che è stata utilizzata per realizzarlo (TRE).

¿Como se fabrica un panel solar?

Come mostrato nell'immagine, nella prima fase abbiamo Silicio chimico con purezza del 99,9%.

Questo silicio viene fuso, diventando un lingotto monocristallino o policristallino a seconda della velocità del processo di cristallizzazione. I lingotti policristallini sono il risultato di un processo di cristallizzazione più veloce e incontrollato rispetto ai lingotti monocristallini. Hanno prestazioni elevate in luce diffusa ma la resa complessiva del pannello policristallino è inferiore a quella del pannello monocristallino. I lingotti monocristallini possono essere di Tipo P o di Tipo N a seconda del drogaggio applicato al silicio.

Una volta ottenuto il lingotto, questo viene tagliato, ottenendo così delle cialde. Esistono diverse dimensioni di wafer ma bisogna tenere conto che meno ne ha il pannello, minore sarà la caduta di tensione.

Questo wafer viene poi sottoposto a trattamenti chimici superficiali al fine di aumentarne le prestazioni:

•       Trattamenti antiriflesso (AR)

•       Strati aggiuntivi come la tecnologia PERC in modo che la cella assorba la luce ultravioletta

•       Dividere le celle in modo che se una parte della cella è danneggiata (Cella calda) non pregiudica il funzionamento del resto.

•       Dito sottile

Una volta terminate le celle si passa alla costruzione dei pannelli. Generalmente vengono utilizzate 60 o 72 celle per pannello. Se le celle fossero divise, sarebbero 120 o 144 celle divise.

Infine viene realizzato il sistema completo, con tutti i pannelli necessari per l'installazione, oltre al materiale di supporto e al cablaggio.

Qual è il costo del processo produttivo di un impianto solare?

L'ottenimento del silicio, il processo di fusione dello stesso e la successiva cristallizzazione per ottenere il lingotto costituisce il 20% del costo totale della filiera di formazione.

I processi chimici applicati per creare le celle e assemblare il pannello contribuiscono al 30% del costo totale.

Il restante 50% del costo è costituito dall'integrazione del sistema, dal montaggio dei pannelli sulle strutture di sostegno, dal loro collegamento e dal loro corretto posizionamento.

Ecco perché il vantaggio competitivo risiede in quest’ultimo passaggio, poiché la realizzazione del pannello solare ha già un costo competitivo.

Quali tipi di cellule esistono?

Esistono diversi tipi di cellule a seconda della forma e dei trattamenti applicati. Si possono classificare tre tipi di celle: Policristalline a contatto frontale: queste celle si differenziano per gli angoli dritti e l'efficienza cellulare compresa tra il 14 e il 16%. Se viene applicato il trattamento PERC (Passive Emiter Rear Cell), le celle divise o le dita sottili possono raggiungere un'efficienza del 18-20%

>Monocristallino a contatto frontale: queste celle si differenziano per angoli retti ed efficienza cellulare compresa tra il 15 e il 17%. Se viene applicato il trattamento PERC (Passive Emiter Rear Cell), le celle divise e le dita sottili possono raggiungere efficienze di 19-23

Monocristallino a contatto posteriore: queste celle sono differenziate da angoli dritti e senza dita anteriori, hanno un'efficienza cellulare compresa tra il 15 e il 17%. Se viene applicato il trattamento PERC (Passive Emiter Rear Cell), le celle divise e le dita sottili possono raggiungere un'efficienza del 21-24%

Da cosa dipende l’efficienza di una cella solare?

L’efficienza di una cella solare e in definitiva del pannello fotovoltaico dipende principalmente da 3 fattori:

-          Risposta spettrale: capacità di catturare la più ampia gamma di lunghezze d'onda della radiazione solare. Ad esempio la tecnologia PERC (Cella posteriore dell'emettitore passivo)Ti consente di catturare le aree blu dello spettro. 

-          Capacità di ridurre le dispersioni termiche nella circolazione di corrente attraverso le celle. Ad esempio riduzione della sezione delle dita

-          Riduzione della ricombinazione elettronica, ad esempio con cella posteriore placcata in rame o riduzione delle dimensioni della cella (cella divisa) o testurizzazione del silicio 

Quali sono le differenze tra silicio piatto e silicio strutturato?

Se per i moduli viene utilizzato silicio piatto, la luce incidente (I) colpisce la superficie con riflessione R. R varia da 0 a 1. La luce riflessa dalla superficie (RI) viene riflessa con lo stesso angolo con cui la colpisce. Al contrario, su una superficie ruvida, la luce riflessa (RI) può urtare nuovamente la superficie del silicio, riducendo quindi la riflessione R2I.

Quali sono le principali innovazioni nella produzione di celle/pannelli negli ultimi 2 anni?

Negli ultimi anni diverse tecnologie sono state applicate alle celle solari al fine di aumentare le prestazioni del pannello solare. I più notevoli sono:

Cella divisa: i pannelli con 72 celle diventano 144 celle poiché sono divisi in due. Questa nuova configurazione fa sì che la corrente che circola attraverso ogni singola cella sia la metà, quindi le perdite di calore in ciascuna cella sono ridotte. Ciò consente all'intero pannello di lavorare a una temperatura più bassa, aumentandone le prestazioni. Questa nuova configurazione aumenta le prestazioni del pannello di circa l'1%.

Barra multibus: i pannelli/celle a contatti frontali più semplici hanno 2 sbarre bus (conduttori) per cella che hanno il compito di raccogliere gli elettroni per condurli all'uscita del pannello. Attualmente, ogni cella ha 4 o più sbarre collettrici, il che riduce la ricombinazione degli elettroni poiché la distanza percorsa dagli elettroni è più breve. Questa tecnologia aiuta a catturare i fotoni e riduce la resistenza in serie del pannello. Inoltre, aumenta l'efficienza del pannello di 1,5%-2% Tecnologia PERC (Passive Emitter Rear Cell): Consiste in una passivazione/rivestimento sulla parte posteriore della cella che permette di catturare i fotoni dell'aspetto blu della radiazione solare. Il PERC agisce come uno specchio ed è in grado di introdurre nella cella i fotoni che passerebbero attraverso il silicio. Pertanto, molti vecchi pannelli sono blu poiché è l'unico colore visibile all'occhio e non catturato dalla cella. La tecnologia PERC aumenta le prestazioni dell'1-3%.

Qual è la struttura di un pannello solare?

I pannelli solari in silicio, indipendentemente dalla tecnologia delle celle che utilizzano, hanno lo stesso schema costruttivo indicato di seguito:

 Vetro o cristallo: Elemento strutturale del pannello attraverso il quale passano i fotoni verso la matrice cellulare. I cristalli per pannelli solari sono:

A.      Realizzato in vetro temperato per ottenere una maggiore resistenza meccanica, in particolare agli urti e alla flessione. Sono a basso contenuto di Fe (ferro) per evitare perdite di calore

B.      Sono trattati con uno strato antiriflesso (rivestimento AR) per ridurre il coefficiente di riflessione e aumentare la rifrazione dei fotoni. Il trattamento del vetro aumenta l'efficienza del pannello del 3-5%.

Matrice di celle: Le celle sono interconnesse tra loro attraverso la saldatura delle “sbarre collettrici”. Il materiale utilizzato è una lega leggera composta tipicamente da argento o piombo con stagno (Sn60Pb40 o Sn96Ag4). È un processo delicato e un'eccessiva pressione sui contatti o un eccessivo apporto di calore possono causare crepe.

VIGILIA: Acronimo di “Etil vinil acetato” è un polimero termoplastico ad elevato grado di trasparenza, dotato di elevata flessibilità e buone proprietà meccaniche per l'inglobamento di celle fotovoltaiche. L'EVA è il principale fattore nella produzione di pannelli solari che influisce sul PID (Power Induced Degradation) a causa della perdita di isolamento elettrico nel tempo.

TEDLAR: Ecco come è comunemente noto il fluoruro di polivinile (PVF). È una resina adesiva che offre un equilibrio ottimale tra durata, resistenza all'usura e all'acqua, nonché elevata resistenza al fuoco.

RTV: Acronimo di silicio “Room Temperature Vulcanization”. È un adesivo polimerico ampiamente utilizzato nell'industria per fissare la scatola di giunzione al TEDLAR. L'utilizzo di questo materiale risiede nella sua elevata compatibilità adesiva con il PVF e nel suo basso costo.

J-box: La scatola di giunzione è lainterfacciatra il sistema di celle fotovoltaiche e il sistema elettrico. Da esso escono i cavi elettrici per collegare i moduli consecutivi di una serie o «corda". La scatola ha un certo numero didiodi(secondo la morfologia del modulo)che servono come elementi diprotezioneeottimizzazione energetica.

In cosa differiscono i pannelli solari bifacciali?

È importante sottolineare che i pannelli bifacciali NON hanno il doppio delle cellule dei pannelli monofacciali. È lo stesso pannello con due differenze fondamentali:

-          Il backsheet o Tedlar viene sostituito da uno strato di Tedlar trasparente o altro vetro(pannello solare vetro-vetro)

-          Le celle sono collegate su entrambi i lati. I bus di stagno circolano sia sul lato anteriore che su quello posteriore del pannello solare per raccogliere gli elettroni generati su entrambi i lati.

In cosa differiscono le celle monocristalline e policristalline?

Le celle monocristalline funzionano meglio con la radiazione diretta. Quelli policristallini funzionano meglio in condizioni di radiazione diffusa.

Perché pannelli solari di potenze diverse hanno la stessa scheda tecnica?

Perché è luistesso pannellocon poteri diversi. Ogni cella è classificata in base alla potenzaprova flash. Sono raggruppati per categorie per dare diverse famiglie di potere .