Fotovoltaico:meglio mono o policristallino?

Meglio policristallino o monocristallino?

Facciamo pulizia, resetta tutto quello che hai sentito e partiamo subito con la spiegazione: iniziamo a parlare della cella fotovoltaica che è l’elemento base nella costruzione di un modulo fotovoltaico.

CELLA FOTOVOLTAICA

La versione più diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, è costituita da una lamina di materiale semiconduttore il più diffuso dei quali è il silicio, si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 10 ai 12 cm.

Dei molti materiali che vengono utilizzati per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto il più utilizzato e le due tecnologie più comuni sono:

Silicio monocristallino, dove ogni cella è realizzata a partire da un wafer la cui struttura cristallina è omogenea (monocristallo), opportunamente drogato in modo da realizzare una giunzione p-n; una cella di un modulo al silicio monocristallino è costituita da un singolo cristallo di silicio, il che garantisce una massima conducibilità dovuta al perfetto allineamento degli atomi di silicio allo stato puro.

Il rendimento dei  moduli al silicio monocristallino si aggira attorno al 14% – 16% e le celle fotovoltaiche sono di colore blu scuro a forma ottagonale, come puoi vedere nell’immagine.

Dopo i vari processi di lavorazione ecco come si presenta il lingotto di silicio minerale prima del taglio delle varie celle:

Hai capito adesso la forma ottagonale delle celle che compongono i moduli monocristallini?

Parliamo adesso del silicio policristallino, in cui il wafer non è strutturalmente omogeneo ma organizzato in grani localmente ordinati; si ottiene riciclando componenti elettronici scartati, ossia il cosiddetto “scraps di silicio” il quale viene rifuso per ottenere una composizione cristallina compatta:

le celle di un modulo policristallino o multi cristallino sono costituite da un insieme di più cristalli di silicio; il rendimento di un modulo policristallino si aggira intorno all’ 12% – 14% e le celle sono di colore blu intenso di forma quadrata come puoi vedere dalla foto qui sotto.

Dopo la lavorazione e i vari tagli si ottiene la nostra cella policristallina:

E assemblando le celle otteniamo il  modulo policristallino:

I moduli in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato. Sono tecnologie costruttivamente simili e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni singola cella viene connessa alle altre mediante ribbon metallici (busbar) (sono quelli evidenziati nel cerchio) che attraversando la cella formano opportune serie e paralleli elettrici:

I busbar hanno il compito di portare,(come lo dice la parola stessa “bus”)  la corrente che genera il nostro modulo, detto in modo semplice;

in modo tecnico si scive così: i busbar hanno il compito di canalizzare gli elettroni generati dal modulo per il cosidetto effetto fotovoltaico.

Di seguito per chiudere il cerchio seguirai un piccola spiegazione su come si realizza un modulo:

Sopra una superficie posteriore di supporto, in genere realizzata in un materiale isolante anti-umidità come il vetro temperato o un polimero come il Tedlar(6) vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile,identificato come incapsulante EVA che serve per l’isolamento delle celle dall’umidità e per isolamento elettrico (4).

Sopra le nostre celle  assemblate (5) c’è un secondo strato di EVA e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato (3).

Il procedimento di pressofusione  trasforma l’EVA in mero collante inerte (2). Le celle  vengono chiuse in una scatola di giunzione nella parte posteriore del modulo fotovoltaico e il “sandwich” ottenuto viene fissato ad una cornice in alluminio (1).

Nella parte posteriore del modulo viene applicata la scatola di giunzione che comprende la morsettiera di collegamento dei cavi e i diodi di bypass (foto sotto).

Questi definiscono la massima tensione del sistema e sono finalizzati ad evitare che le celle non in conduzione (ad esempio a causa di ombreggiamenti) siano attraversati dalla corrente e vengano danneggiati per surriscaldamento.

I due connettori che vedi uscire dalla scatola di giunzione hanno le due polarità  +  e   -  per essere poi collegati in serie e formare le stringhe del nostro impianto fotovoltaico.

Allora adesso mettiamo i puntini sulle “i”; i termini che leggi sopra sono, o meglio, sarebbero quelli corretti da usare quando parliamo di fotovoltaico, ma per comodità e per non far troppo incasinare chi vuole mettere l’impianto con vocaboli articolati, generalmente  io per primo (se no cosa ci starei a fare qui, se non per aiutarti a non incasinarti!?) usiamo la parola pannelli fotovoltaici e basta.

Dunque, c’è la cella fotovoltaica; assemblando un tot numero di celle si ottiene il modulo, un tot numero di moduli collegati in serie + e -  formano il pannello, un tot numero di pannelli collegati in parallelo formano una stringa e infine un tot numero di stringhe formano il nostro generatore fotovoltaico.

Tutto chiaro?

Ma la risposta alla domanda “ meglio policristallino o monocristallino?” dopo questa bellissima e articolata spiegazione qual’ è?

Attualmente le due tecnologie si equivalgono, le celle commerciali in silicio monocristallino e policristallino hanno un’efficienza di conversione ormai pressoché identica, posso affermare senza ombra di dubbio che il monocristallino è più pregiato venendo tagliato direttamente dal lingotto di silicio, mentre il policristallino è un assemblaggio di componenti elettronici di recupero.