Tipi di pannelli fotovoltaici 2024: caratteristiche e differenze

I tipi di pannelli fotovoltaici attualmente presenti e commercializzati sul mercato per l’installazione di impianti fotovoltaici sono:

• pannelli monocristallini;
• pannelli policristallini;
• pannelli a film sottile.

Essi si differenziano tra loro per caratteristiche e prestazioni in base al tipo di cella fotovoltaica che li costituiscono. Ma quali sono le fondamentali differenze? Scopriamo insieme tutte le caratteristiche per scegliere il modello migliore per il tuo impianto.

Cosa sono i pannelli fv?

I pannelli fv, insieme agli Inverter sono componenti essenziali di un impianto fotovoltaico.
Un pannello fotovoltaico è un insieme di più celle fotovoltaiche collegate in serie o in parallelo e posizionati sulla medesima struttura di supporto.

I diversi tipi di impianto fotovoltaico si caratterizzano per la loro modularità che offre una vasta scala di impiego. Ogni elemento si compone pertanto di tanti costituenti più piccoli:

• i componenti elettrici elementari che trasformano la radiazione solare in energia elettrica sono le celle fotovoltaiche;
• le celle solari si uniscono tra loro per dar vita ai pannelli;
• più pannelli collegati in serie formano una stringa;
• l’insieme di più stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta costituisce il generatore fotovoltaico.

I moduli per formare i pannelli possono essere collegati attraverso diverse configurazioni; a seconda di come vengono collegati tra loro, possono aumentare d’intensità o di tensione.

Stabilita la potenza da installare per realizzare gli impianti fotovoltaici, anche la scelta del numero dei pannelli e la loro disposizione all’interno delle stringhe è variabile. 

Quanti tipi di pannelli fotovoltaici esistono?

I diversi tipi di pannelli fotovoltaici vengono classificati in base al tipo di celle fotovoltaiche che formano i moduli che li costituiscono e variano a loro volta a seconda del cristallo che le caratterizza in:

• celle monocristalline;
• celle policristalline;
• celle amorfe.

Sulla base di queste celle si creano i 3 principali tipi di pannelli solari:

• pannelli monocristallini;
• pannelli policristallini;
• pannelli a film sottile.

Pannelli fotovoltaici in silicio cristallino

I Pannelli fotovoltaici in silicio cristallino sono attualmente i più utilizzati negli impianti installati e si suddividono in tre categorie:

Pannelli fv in Silicio Monocristallino.

Omogeneo a cristallo singolo, sono prodotti da cristallo di silicio di elevata purezza. Questi tipi di pannelli fotovoltaici, costituiti da wafer dello spessore di 200-250 μm e la superficie superiore viene trattata producendo dei microsolchi aventi lo scopo di minimizzare la perdite per riflessione.

Il vantaggio principale di queste celle è l’efficienza (16 – 16,5%, mentre 20-22% per i moduli ad alte prestazioni), cui si associa una durata elevata ed il mantenimento delle caratteristiche nel tempo. Il prezzo di tali moduli è intorno a 0.70 €/W ed i moduli realizzati con tale tecnologia sono caratterizzati usualmente da un’omogenea colorazione blu scuro.

Pannelli fotovoltaici in Silicio policristallino.

In questa configurazione, i cristalli che compongono le celle si aggregano tra loro con forma ed orientamenti diversi.

Alcuni costruttori garantiscono il modulo per 20 anni con una perdita di efficienza massima del 10% rispetto al valore nominale. Il colore blu scuro è dovuto al rivestimento antiriflettente di ossido di titanio, atto a favorire la captazione della radiazione solare. 

Le iridescenze tipiche delle celle in silicio policristallino sono infatti dovute al diverso orientamento dei cristalli ed il conseguente diverso comportamento nei confronti della luce.  Il lingotto di silicio policristallino è ottenuto mediante un processo di fusione e colato in un contenitore a forma di parallelepipedo. 

I wafers che si ottengono presentano forma squadrata e caratteristiche striature con spessore di 180-300 μm. 

L’efficienza è inferiore al monocristallino (15 – 16%, mentre 18 – 20% per i moduli ad alte prestazioni), ma anche il prezzo 0.67 €/W rispetto ai waffel monocristallini. La durata è comunque elevata (paragonabile al monocristallino) ed anche il mantenimento della prestazioni nel tempo (85% del rendimento iniziale dopo 20 anni).  

Le celle con tale tecnologia sono riconoscibili dall’aspetto superficiale in cui si intravedono i grani cristallini.

Pannelli fv in Silicio quasi-monocristallino, 

I tipi di pannelli fotovoltaici che presentano questa configurazione delle celle fotovoltaiche che li compongono presentano una struttura intermedia tra il mono e il policristallino. 

Il metodo per ottenere i lingotti è simile a quello di produzione del policristallino, in particolare, sul fondo del crogiuolo viene posto un cristallo di silicio monocristallino che funge da “nucleo di condensazione” da cui si formeranno cristalli di grandi dimensioni. Il raffreddamento del lingotto deve essere lento in modo da permettere che i cristalli crescano senza frammentarsi e deve avvenire nella direzione che va dal nucleo di silicio verso l’alto. 

Quali tipi di pannelli fotovoltaici in Silicio Cristallino sono più utilizzate?

Il mercato è oggi dominato dalla tecnologia al silicio cristallino, che rappresenta circa il 90% del mercato. 

Tale tecnologia è matura sia in termini di rendimento ottenibile che di costi di produzione e si ritiene che continuerà a dominare il mercato nel breve-medio periodo. 

L’industria fotovoltaica basata su tale tecnologia utilizza il surplus di silicio destinato all’industria elettronica ma, a causa del costante sviluppo di quest’ultima e della crescita esponenziale della produzione fotovoltaica negli ultimi anni, diviene spesso difficoltosa la reperibilità di materia prima sul mercato destinata al mercato fotovoltaico.

Moduli in film sottile

Le celle a film sottile costituiscono i tipi di pannelli fotovoltaici che sono composti da materiale semiconduttore depositato, generalmente come miscela di gas, su supporti come vetro, polimeri, alluminio che danno consistenza fisica alla miscela.

Lo strato del film semiconduttore è di pochi micron, rispetto alla celle a silicio cristallino che hanno uno spessore di centinaia di micron.

Pertanto il risparmio di materiale è notevole e la possibilità di avere un supporto flessibile amplifica il campo di applicazione delle celle a film sottile (figura sotto).

I materiali principalmente utilizzati sono:

• silicio amorfo (a-Si)

• telluluro di cadmio (CdTe)

• leghe a base di diseleniuro di indio e rame (CIS, CIGS, CIGSS)

• arseniuro di gallio (GaAs)

Il silicio amorfo depositato in film su un supporto (es. alluminio) rappresenta l’opportunità di avere il fotovoltaico a costi ridotti rispetto al silicio cristallino, ma le celle hanno rese che tendono decisamente a peggiorare nel tempo. Il silicio amorfo può anche essere “spruzzato” su un sottile foglio in materiale plastico o flessibile.

È utilizzato soprattutto quando serve ridurre al massimo il peso del modulo ed adattarsi alle superfici curve.

L’efficienza è piuttosto bassa (7 – 8%, mentre 10 – 11% per i moduli ad alte prestazioni) a causa delle molteplici resistenze che gli elettroni devono superare nel loro

flusso, ma anche il costo unitario (0.52-0.56 €/W) è inferiore ai moduli in silicio cristallino. Anche in tal caso le celle tendono a peggiorare le proprie prestazioni nel tempo.

La quota di mercato delle tecnologie a film sottile è molto contenuta, ma tali tecnologie vengono considerate come la soluzione con le maggiori potenzialità nel medio-lungo termine, anche per una significativa riduzione dei prezzi. Depositando il film sottile direttamente su larga scala, fino a oltre 5 m2, si evitano gli sfridi di lavorazione tipici dell’operazione di taglio dei wafers di silicio cristallino dal lingotto di partenza. 

Secondo alcuni studi di settore entro il 2020, la quota di mercato di film sottile potrebbe raggiungere il 30-40%.

Tabelle di confronto fra tipi di pannelli fotovoltaici

Nella tabella che segue trovi un confronto fra le varie tipologie di pannelli fotovoltaici:

Conclusioni

La scelta dei tipi di pannelli fotovoltaici per il tuo impianto va fatta con oculatezza e tenendo conto di tutti i fattori che influiscono sul rendimento dello stesso.
I nostri tecnici sono qualificati per offriti la soluzione migliore avendo effettuato corsi di formazione presso le case produttrici e utilizzano software di ultimissima generazione per calcolare esattamente le caratteristiche necessarie al tuo impianto fotovoltaico a garantirti il massimo risparmio economico.

Utilizziamo i tipi di pannelli fotovoltaici di alto rendimento, principalmente in silicio mono cristallino, prodotti dai migliori costruttori mondiali. 

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