Tecnologia di costruzione moduli fotovoltaici
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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