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Tecnologia di costruzione moduli fotovoltaici

Modulo fotovoltaico Il modulo fotovoltaico è il cuore di un impianto fotovoltaico; è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, viene quindi impiegato come generatore di corrente. I moduli sono costituiti da celle, realizzate con una lamina di materiale semiconduttore, che, opportunamente eccitato dai raggi solari, converte l’energia della radiazione solare in energia elettrica. Il semiconduttore più utilizzato per le celle è il silicio, nelle sue due forme: monocristallino, in cui ogni cella è realizzata a partire da un wafer la cui struttura cristallina è omogenea, e policristallino, in cui il wafer non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati. I moduli fotovoltaici vengono realizzati seguendo le seguenti fasi.

Classificazione

Le celle vengono classificate e suddivise in classi omogenee di corrente o potenza in modo da evitare durante il funzionamento del modulo diversi valori di tensione e corrente tra le stringhe che provocano una perdita di potenza, un’elevata temperatura di esercizio e quindi un degrado accelerato.

Saldatura

Una volta individuate classi omogenee di celle, queste vengono saldate sul fronte in corrispondenza del bus-nar con bandelle di rame stagnate (ribbon). Saldando fra loro più celle si realizzano delle stringhe (array) che a loro volta consentono la configurazione del modulo.

Laminazione

Dopo aver saldato fra loro le stringhe viene eseguita la laminazione, che consiste nel posizionare, in ambiente privo di umidità, i vari strati di materiale che compongono il “sandwich” nella giusta sequenza (vetro/EVA/celle/Tedlar) e con il corretto allineamento, estrarre l’aria, riscaldare e polimerizzare i materiali plastici, raffreddare il pannello fotovoltaico

Rifinitura e collegamenti

Infine i moduli vengono ripuliti dai residui della laminazione, dotati di una cornice di alluminio e di una scatola di connessione dove vengono alloggiati i morsetti e i diodi di BY-PASS.

Collaudo

I moduli vengono collaudati con simulatori solari che mediante impulsi luminosi ne verificano le caratteristiche elettriche e i rendimenti. I moduli in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato; ad essi, negli ultimi anni, si sono affiancati i moduli in silicio amorfo in cui gli atomi silicei vengono deposti chimicamente in forma amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di sostegno. Questa tecnologia, completamente diversa da quella sopra esposta, impiega quantità molto esigue di silicio. I moduli in silicio amorfo mostrano in genere un’efficienza meno costante delle altre tecnologie rispetto ai valori nominali, ma permettono di sfruttare al massimo la luce diffusa quando l’esposizione del modulo non è ottimale.

Criteri di scelta

Impianti fotovoltaici a terra o fissi: vengono realizzati con moduli in silicio policristallino caratterizzati da rendimenti costanti anche con irraggiamento non ottimale. Impianti a inseguimento: vengono realizzati con moduli in silicio monocristallino caratterizzati da un rendimento elevato quando la luce solare incide perpendicolarmente al modulo; l’unico modo per realizzare questa condizione è quello di orientare costantemente la superficie dei moduli verso il sole tramite sistemi ad inseguimento. Impianti con esposizione non ottimale o su superfici non lineari: vengono realizzati con moduli in silicio amorfo caratterizzati da buoni rendimenti anche quando i raggi solari non incidono ortogonalmente sulla superficie del modulo; permettono di sfruttare al massimo la luce diffusa.

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