Quale tipo di pannello fotovoltaico e il migliore mono policristallino o a film sottileStai pensando di acquistare dei pannelli solari, ma sei un po’ confuso su quale tipo scegliere? Stai leggendo l’articolo che fa per te. C’è una miriade di variabili che si dovrebbe prendere in considerazione quando si acquista un sistema fotovoltaico.

In quest’articolo, ho intenzione di elencare i diversi tipi di pannelli solari per uso residenziale e commerciale (mono-, policristallino e a film sottile). Quale sarebbe la scelta migliore per la vostra situazione particolare, dipende da tutta una serie di variabili. Daremo prima uno sguardo ai diversi tipi di pannelli fotovoltaici attualmente sul mercato, cercheremo di elencare i loro vantaggi e svantaggi, e poi guardare alcuni scenari tipici in cui alcuni pannelli sarebbero meglio di altri (si spera che uno di loro faccia a caso vostro).

 

Silicio cristallino (c-Si)

Quasi il 90% dei pannelli fotovoltaici del mondo si basa su qualche variazione di silicio cristallino. La differenza principale di queste celle solari è la purezza del silicio. Che cosa voglio dire con purezza di silicio? Per rispondere a breve, le molecole di silicio sono disposte in un modo specifico per migliorare la conversione della luce solare a energia elettrica (effetto fotovoltaico). Come regola, la purezza e l’efficienza vanno di pari passo, ma i processi utilizzati per aumentare la purezza del silicio sono costosi. Ciò significa che un pannello solare a efficienza superiore non ha necessariamente il più basso costo per potenza nominale. Il silicio cristallino è utilizzato oggi nelle celle mono e policristalline:

 

Celle solari di silicio monocristallino

Le celle solari in silicio monocristallino, anche chiamato silicio cristallino singolo (sc-Si), sono facilmente riconoscibili da un aspetto e colorazione esterna uniformi, che indica la alta purezza del silicio, come si può vedere anche nella foto qui accanto.

Un altro buon modo per separare i pannelli solari mono dai policristallini è che le celle fotovoltaiche policristalline sono perfettamente quadrate. Le celle monocristalline sono fatte di wafer di silicio, che viene fornito in cilindri – un wafer è una sottile fetta di materiale semiconduttore, come ad esempio un cristallo di silicio, sulla quale vengono costruiti circuiti integrati attraverso drogaggi (con diffusione o impiantazione ionica), la deposizione di sottili strati di vari materiali, conduttori, semiconduttori o isolanti, e la loro incisione fotolitografica -. Per ottimizzare le prestazioni e ridurre i costi di un singolo pannello solare, dai wafer cilindrici viene eliminato un pezzo dai loro bordi quadrati , causando il caratteristico aspetto evidenziato nella foto.

 

Vantaggi

  • Poiché i pannelli solari monocristallini annoverano il più alto grado di purezza del silicio in essi contenuto sono anche i più efficienti. Il tasso di rendimento (la quantità di energia sotto forma di luce solare che viene convertita in energia elettrica), di solito si aggira intorno al 12-19 per cento.
  • Un altro modo di dire “ad alta efficienza” è “spazio-efficienti”. Poiché i pannelli monocristallini hanno la più elevata potenza di produzione, richiedono anche una minore quantità di spazio per ottenere una capacità desiderata rispetto agli altri tipi. I pannelli in silicio monocristallino hanno di solito tra le 60 e 72 celle fotovoltaiche, l’equivalente di una potenza di 120-300 Wp (watt di picco).
  • Inoltre tendono a durare più a lungo e la maggior parte dei produttori da una garanzia di 25 anni su di loro.
  • Di solito funzionano meglio di un pannello solare policristallino classificato nella stessa categoria a condizioni di minor intensità solare e a temperature inferiori.

 

Svantaggi

  • I pannelli solari monocristallini sono i più costosi. Dal punto di vista finanziario, se si dispone di spazio sufficiente, si dovrebbe scegliere un pannello solare che è fatto di silicio amorfo o policristallino.
  • Se il pannello è parzialmente coperto da ombra, sporco o neve, l’intero circuito è rotto. Se non si utilizza un micro-inverter, questo potrebbe significare che l’intera fila di pannelli solari avrà un rendimento di molto inferiore a quello nominale.
  • Per creare il silicio monocristallino, si devono fabbricare grandi lingotti cilindrici con il processo Czochralski – Il processo Czochralski è una tecnica introdotta nei sistemi produttivi industriali agli inizi degli anni ‘50, che permette di ottenere la crescita di monocristalli di estrema purezza. In ambito industriale tale processo è impiegato principalmente nella crescita di blocchi di silicio, che si ottengono con la forma di pani cilindrici. Il processo prende il nome dal ricercatore polacco Jan Czochralski, che lo sviluppò nel 1916 mentre stava studiando la cristallizzazione dei metalli -. A causa della geometria di questi lingotti, le celle in silicio monocristallino non sono interamente quadrate, e quantità significative di silicio finisce ad essere sprecata.
  • I pannelli monocristallini sono più efficienti durante la stagione fredda, ma quando la temperatura aumenta, il tasso di conversione elettrica diminuisce.

 

 

Celle solari di silicio policristallino

Il silicio policristallino, detto anche polisilicio (p-Si) e multi-cristallino (mc-Si), cominciò ad apparire sul mercato nel 1981. Circa il 45% dei pannelli solari di oggi sono fatti da questo tipo di silicio. Il silicio policristallino non è realizzato con il processo Czochralski come lo è il suo precursore. Invece, il silicio grezzo viene fuso e versato in uno stampo quadrato, che una volta raffreddato può essere tagliato in wafer perfettamente quadrati.

 

Vantaggi

  • Il processo utilizzato per confezionare il silicio policristallino è più semplice e meno costoso. Dal momento che i wafer sono già quadrati, c’è anche minor spreco in confronto al monocristallino. Pertanto, i pannelli solari policristallini costano meno.
  •  I pannelli policristallini hanno una tolleranza al calore superiore a quelli realizzati in silicio monocristallino. La temperatura influisce sulle prestazioni di un pannello fotovoltaico e può anche ridurre la durata della sua vita. Tuttavia, la maggior parte dei policristallini sono dotati della stessa garanzia di 25 anni.
  • Tendono ad aver risultati migliori rispetto ai monocristallini quando impiegati ad alte temperature.

 

Svantaggi

  • Questi pannelli non sono efficienti come quelli monocristallini poiché il silicio è meno puro. In aggiunta l’inferiore tolleranza al calore contribuisce negativamente anche sui tassi di rendimento. Tuttavia, la tecnologia è in costante miglioramento. Tra non molto i policristallini si avvicineranno ai tassi di rendimento dei monocristallini.
  • Pertanto, è necessario coprire una superficie maggiore per produrre la stessa potenza elettrica che si farebbe con un pannello in silicio monocristallino.
  • Alcune persone pensano che i pannelli solari monocristallini e quei a film sottile abbiano un aspetto migliore in quanto hanno un colore uniforme rispetto all’aspetto a chiazze blu del silicio policristallino.

 

 

Celle solari String Ribbon

I pannelli solari String Ribbon sono anch’essi fatti di silicio policristallino. Questi pannelli solari sono usati da circa il 5% del mercato delle celle fotovoltaiche al silicio cristallino. String Ribbon è il nome di un metodo specifico per produrre silicio policristallino. Fili termoresistenti vengono tirati attraverso silicio fuso, che si trasforma in un nastro di silicio molto sottile. I pannelli solari realizzati con questa tecnologia sembrano molto simili ai pannelli solari policristallini tradizionali.

Evergreen Solar, che ora è in bancarotta, è stato il principale produttore di pannelli solari che utilizzano la tecnologia String Ribbon; Il loro futuro è tuttora in dubbio.

 

Vantaggi

  • La produzione di pannelli String Ribbon richiede solo circa la metà della quantità di silicio rispetto ai pannelli monocristallini e questo ha un impatto significativo sulla riduzione dei costi.

 

Svantaggi

  • Il metodo di produzione String Ribbon necessita di più energia rispetto agli altri metodi. Ironia della sorte, la quantità di energia spesa durante la produzione ha avuto un impatto significativo sui costi crescenti.
  • L’efficienza è notevolmente inferiore rispetto ai tradizionali pannelli in silicio cristallino (di solito circa 13-14%).
  • Ciò significa che tali pannelli sono i meno efficienti a parità di superficie di tutti i pannelli solari in silicio cristallino.

 

 

Celle solari a film sottile (TFSC)

Le celle solari a film sottile sono realizzate da un film sottile di materiale fotovoltaico attaccato ad un substrato. I diversi tipi di celle fotovoltaiche a film sottile possono essere classificate da quello materiale fotovoltaico che fa parte del substrato:

  • Film sottile di silicio (a-Si)
  • Tellururo di cadmio (CdTe)
  • Seleniuro di rame, indio e gallio (CIGS)
  • Celle fotovoltaiche organiche (OPC)

La maggior parte dei tipi di celle solari a film sottile non sono ancora sul mercato, ma in fase di ricerca e sperimentazione. Tellururo di cadmio è l’unica cella solare con film sottile a superare il silicio cristallino quando si parla di efficienza dei costi, ma solo per impianti di grandi dimensioni. Essi pertanto non saranno ulteriormente coperti in quest’articolo. Le uniche celle solari a film sottile che tratteremo sono quelli realizzati in silicio amorfo.

 

Silicio amorfo (a-Si)

Le celle solari a film sottile al momento occupano circa il 5% del mercato fotovoltaico. Tuttavia, si tratta di una tecnologia relativamente nuova ma molto promettente, ed è destinata a migliorare e aumentare rapidamente in numero. Se avete mai usato una calcolatrice solare prima d’ora, avete visto da vicino una cella fotovoltaica di silicio amorfo.

 

Vantaggi

  • Invece di wafer di silicio spesse, le celle solari a film sottile si ricoprono di materiale fotovoltaico appena sufficiente a coprire la superficie dei substrati. I pannelli solari in silicio amorfo utilizzano addirittura minori quantità di silicio rispetto a ambedue i pannelli mono-e policristallini.
  • Il processo di produzione che si utilizza per la produzione di celle solari a film sottile in silicio amorfo è relativamente semplice, facile da scalare, e richiede solo piccole quantità di silicio. Tali celle solari sono quindi generalmente più economiche di quelle in silicio cristallino.
  • Può essere reso flessibile e leggero. Un modulo flessibile permette di essere molto più creativi quando si tratta di applicazioni. Essi possono essere posizionati su superfici curve e probabilmente in futuro essere incorporati in indumenti! La resistenza e la flessibilità di pannelli solari a film sottile sono altamente dipendenti dalla superficie a cui è collegato.
  • Questi pannelli fotovoltaici offrono prestazioni migliori in condizioni di luce peggiori e reagiscono meglio in casi di copertura parziale, come sotto ombra, sporcizia e neve rispetto ai pannelli cristallini.

 

Svantaggi

  • I pannelli solari a film sottile non durano cosi a lungo come quelli mono-e policristallini. La garanzia rilasciata dal costruttore è quindi di solito inferiore a quella degli altri pannelli solari.
  • Le celle solari amorfe hanno solo un tasso di conversione del 6-12 per cento. Tuttavia, poiché la tecnologia è relativamente nuova, i tassi di efficienza sono attesi di crescere costantemente fino ad avvicinarsi a quelle dei pannelli cristallini.
  • I pannelli solari realizzati con questo materiale sono quindi i meno efficienti quando si guarda lo spazio, il che significa che si deve coprire una superficie maggiore per avere la stessa potenza del silicio cristallino. Essi sono anche molto più pesanti.

 

 

Quale tipo di pannello solare dovrei scegliere? 

Parlare con qualcuno con esperienza sarebbe il miglior modo per scoprirlo. Ecco alcuni scenari tipici:

 

Basso costo

La categoria a basso costo è probabilmente la più grande di tutte. Se si desidera il costo più basso per potenza nominale, in parole povere pagare il meno possibile per produrre energia elettrica, si dovrebbe indagare se i pannelli solari a film sottile si abbinano bene con i pannelli solari cristallini e questo mix dunque potrebbe essere la vostra migliore scelta.

 

Spazio limitato

Per chi non ha abbastanza spazio per pannelli solari a film sottile (o se volete limitare la quantità di spazio che occupa il vostro impianto fotovoltaico), o se semplicemente non ci sono offerte vantaggiose per questo tipo di pannelli nella vostra zona, un pannello fotovoltaico cristallino è di solito la scelta da fare.

Il costruttore offre di solito una serie di diverse dimensioni dei pannelli solari. Pannelli solari di 180, 200 e 220 watt hanno di solito le stesse dimensioni. Sono dunque fabbricati in modo identico, ma mostrano un rendimento superiore oppure inferiore durante la fase dei test, quindi finiscono in diverse categorie di potenza nominale. Se la dimensione è una preoccupazione, si dovrebbe scegliere la massima potenza nominale per una determinata taglia (dimensione) di pannello.

Entrambi i pannelli mono-e policristallini sono una buona scelta e offrono vantaggi simili. Anche se i pannelli solari policristallini tendono a essere meno spazio-efficienti e i pannelli solari monocristallini tendono a produrre più potenza, questo non è sempre il caso. Sarebbe quasi impossibile consigliare uno o l’altro prima di aver esaminato la vostra situazione particolare (area, zona, posto, condizioni climatiche) più da vicino.

In altre parole, un monocristallino di 120 W e un simile policristallino (quindi sempre 120 W nominali) dovrebbero tecnicamente generare la stessa quantità di energia elettrica, ma quello di silicio monocristallino di solito occuperà meno spazio, anche se costerà di più.

 

 

Building-Integrated Photovoltaics (BIPV)

L’ultimo tipo di fotovoltaico di cui ci accingiamo a parlare è detto fotovoltaico fabbricabile, che ha di nuovo sottotipi o per meglio dire metodi assai diversi d’integrazione e utilizza anch’esso le celle solari sia cristalline sia a film sottile.

Building Integrated Photovoltaics sono fondamentalmente celle solari che sostituiscono i materiali utilizzati negli edifici, quali facciate, tetti e pareti. Se avete i soldi in più e volete qualcosa di elegantemente integrato con il resto della vostra proprietà, si potrebbe desiderare di fare un pensierino ai BIPV.

Quale tipo di pannello fotovoltaico è il migliore, mono-, policristallino o a film sottile? 4.95/5 (99.00%) 20 voti