Per trasformare i raggi solari in energia elettrica i pannelli fotovoltaici usano un dispositivo elettrico che sono le celle solari, le quali sono composte da materiale semiconduttore come il Silicio. La trasformazione è chiamata effetto fotovoltaico che in parole povere è il collegamento che esiste tra l’energia elettrica e la luce (energia luminosa) che in questo caso è fornita dai fotoni del sole.
DALLA CELLA SOLARE AL PANNELLO SOLARE
La cella solare è il componente base di un impianto fotovoltaico. Ogni cella può produrre una potenza da 3 a 6 Watt, poco per la maggior parte degli utilizzi, per cui le celle vengono collegate in serie e saldate tra di loro tramite i contatti Anteriori di colore Blu: polo Negativo, e Posteriori :polo Positivo (negativo-positivo-negativo-positivo-ecc.),
e formano un MODULO FOTOVOLTAICO. I Moduli più comuni sono costituiti da 36 celle che consente di ottenere una potenza in uscita pari a circa 50 Watt, ma possono anche essere formate da 48, 60, 72 celle che sono assemblate in modo di avere un valore di Tensione e Corrente utile a generare una Potenza che può arrivare anche oltre i 350 Watt per modulo.
Più Moduli Solari o Fotovoltaici collegati tra di loro formano un PANNELLO SOLARE.
Più Pannelli Solari collegati in serie, a seconda del bisogno di Tensione necessaria all’alimentazione degli apparati elettrici, formano una STRINGA.
Più Stringhe in parallelo costituiscono il GENERATORE SOLARE O FOTOVOLTAICO.
RIASSUNTO
- La cella solare: è il componente elettrico elementare che trasforma la radiazione solare in energia elettrica.
- Il modulo: è costituito da più celle solari connesse elettricamente tra loro.
- Il pannello: è formato da più moduli collegati e posizionati sulla medesima struttura di supporto.
- La stringa: è data dalla connessione in serie di più pannelli o dei moduli.
- Il generatore solare: è costituito da più stringhe connesse in parallelo.
VARI TIPI DI CELLE SOLARI
Silicio Monocristallino, rendimento dal 16 al 19 %
Silicio Policristallino, rendimento dal 16 al 20%
Monocristallino ad alta efficienza, rendimento dal 19 al 22%
In silicio amorfo, rendimento dal 4 al 6%
In silicio amorfo con microgranuli, rendimento dal 9 al 11%
Modulo in silicio amorfo con leghe di CIGS o CUdTe, rendimento dal 12 al 16%
Prossimamente anche pannelli fotovoltaici in Grafene.
ALCUNE PRECISAZIONI
Il modulo in Silicio Amorfo non è paragonabile, in senso estetico, a quelli in Policristallino o Monocristallino in quanto il silicio viene depositato in modo uniforme e in pochissima quantità (lo spessore è di qualche millesimo di millimetro) su una superficie di plastica o su vetrate, anche se, a parità di potenza nominale, si deve usare più moduli. I moduli sono disponibili nella tradizionale struttura rigida,
o in rotoli flessibili.
Questa tecnologia è consigliata dove si predilige l’estetica alla produzione di energia, che è più bassa rispetto al Policristallino o Monocristallino, compensata però dal costo: dal 30% al 40% in meno, e sono poco sensibili alle ombre.
Le celle Monocristalline sono di colore blu scuro e hanno i bordi smussati, queste sono costituite da cristalli di silicio monocristallino tutti orientati nella stessa direzione. Ed è per questo che la produzione di energia è maggiore quando i raggi del sole sono perpendicolari, avendo bisogno di una superficie inferiore per produrre la stessa quantità di energia degli altri sistemi, anche se sono più costosi.
I pannelli di silicio Policristallino sono meno costosi di quelli mono. Le celle, di un colore blu vivo, sono costituite da silicio policristallino orientate in modo casuale, questo fa sì che la resa sia meno efficacie rispetto al mono, ma sfruttano meglio i raggi solari nell’arco della giornata.
Celle fotovoltaiche in silicio amorfo con leghe di CIGS o CUdTe sono formate da un materiale semiconduttore composito a banda proibita diretta, chiamato appunto CIGS (Copper Indium Gallium (di) Selenide; ossia :(di)seleniuro di rame indio gallio). Poiché il materiale ha un elevato potere di assorbimento della luce solare, è sufficiente una pellicola (film) molto più sottile rispetto ad altri materiali semiconduttori. L’assorbitore del CIGS è depositato su un supporto di vetro, insieme a degli elettrodi per raccogliere la corrente.
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