Pannelli fotovoltaici: come sono fatti e come funzionano

Come funzionano i pannelli fotovoltaici

Il funzionamento dei pannelli fotovoltaici si basa sull’effetto fotovoltaico, un fenomeno fisico che si verifica quando la luce colpisce un materiale semiconduttore, come il silicio, generando una corrente elettrica. Approfondire questo processo è fondamentale per comprendere le potenzialità e i limiti dei diversi tipi di pannelli.

Quando la luce solare (composta da fotoni) colpisce il silicio, i fotoni trasferiscono la loro energia agli elettroni presenti nel materiale, liberandoli dalle loro orbite. Questi elettroni liberi si muovono all’interno del materiale, creando una corrente elettrica. Questo processo è influenzato dalla composizione e dalla struttura del silicio.

Il silicio è un materiale semiconduttore ideale per la conversione solare perché è abbondante in natura, è relativamente economico ed è in grado di convertire una buona percentuale di luce solare in energia elettrica. La ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali e tecnologie mirano ad aumentare ulteriormente l’efficienza di conversione del silicio.

Come sono fatti i pannelli fotovoltaici?

Un pannello fotovoltaico è composto principalmente da celle fotovoltaiche e da un telaio di supporto. Le celle fotovoltaiche, realizzate in silicio, convertono la luce solare in energia elettrica. Possono essere di due tipi:

• Monocristalline: efficienti ma al tempo stesso molto costose.
• Policristalline: un ottimo compromesso in termini di costo ed efficienza.

Il telaio, solitamente in alluminio o vetro, protegge le celle e ne assicura la stabilità. Altri elementi strutturali includono lo strato di giunzione, lo strato di isolamento e la scatola di giunzione per i collegamenti elettrici.

Per garantire stabilità e durabilità, i pannelli fotovoltaici vengono fissati con viteria specifica, tra cui:

• Rivetti, rondelle, barre filettate
• Viti testa esagonale e TCEI
• Dadi esagonali flangiati zigrinati

Essendo esposti agli agenti atmosferici, è fondamentale scegliere materiali resistenti alla corrosione, per garantire maggiore durata e sicurezza dell’impianto.

Tipi di pannelli fotovoltaici: quali sono le differenze?

Esistono diversi tipi di pannelli fotovoltaici, che si differenziano per il tipo di silicio utilizzato e per il processo di fabbricazione.

• Pannelli Monocristallini: sono realizzati con celle fotovoltaiche in silicio monocristallino, caratterizzato da una struttura cristallina uniforme che garantisce un’elevata efficienza (fino al 20%). Sono i pannelli più costosi, ma anche quelli con le migliori prestazioni, soprattutto in condizioni di scarsa illuminazione. Grazie alla loro elevata efficienza per metro quadro, sono ideali per massimizzare la produzione di energia in spazi limitati.
• Pannelli Policristallini: sono realizzati con celle fotovoltaiche in silicio policristallino, caratterizzato da una struttura cristallina meno uniforme rispetto al monocristallino. Hanno un’efficienza leggermente inferiore (15-18%) rispetto ai monocristallini, ma sono anche un eccellente compromesso in termini di rapporto qualità/prezzo. Rappresentano una scelta valida per chi cerca un buon rapporto tra costo e prestazioni, senza rinunciare a una buona produzione di energia.
• Pannelli a Film Sottile: sono realizzati depositando un sottile strato di materiale semiconduttore (silicio amorfo, tellururo di cadmio, CIGS) su un supporto flessibile. Hanno un’efficienza nettamente inferiore (10-13%) rispetto ai pannelli cristallini, ma sono più leggeri e flessibili, il che li rende adatti per applicazioni particolari. La loro leggerezza e flessibilità li rendono adatti per superfici curve o irregolari dove i pannelli tradizionali non possono essere installati.

Vantaggi dei pannelli fotovoltaici: perché scegliere questa tecnologia

L’energia solare è una vera e propria rivoluzione nel campo della produzione di energia elettrica, un investimento di valore sostenibile, fonte di numerosi vantaggi ambientali, economici e sociali. L’utilizzo dei moduli fotovoltaici è ormai sempre più diffuso, con costi di esercizio e di investimento ormai accessibili che lasciano spazio a vantaggi sempre più proficui:

• Elevata efficienza: i pannelli fotovoltaici di ultima generazione sono in grado di convertire una percentuale sempre maggiore di luce solare in energia elettrica, massimizzando la produzione di energia del tuo impianto. 
• Lunga durata e affidabilità: i pannelli fotovoltaici sono progettati per resistere alle intemperie e durare a lungo nel tempo, garantendo un investimento sicuro e redditizio.
• Bassi costi di manutenzione: i pannelli fotovoltaici richiedono poca manutenzione, riducendo i costi operativi dell’impianto. 
• Versatilità e flessibilità: i pannelli fotovoltaici possono essere installati su diversi tipi di superfici (tetti, facciate, terreni) e si adattano a diverse esigenze di consumo.

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Domande frequenti (FAQ) pannelli fotovoltaici

Qual è la differenza principale tra pannelli monocristallini e policristallini? I pannelli monocristallini hanno una struttura cristallina più uniforme e un’efficienza leggermente superiore rispetto ai pannelli policristallini. Sono più costosi, e occupano meno spazio a parità di potenza prodotta.

Quanto spesso devo pulire i miei pannelli fotovoltaici? La frequenza della pulizia dipende dalle condizioni ambientali. In zone molto polverose o con alta concentrazione di smog, è consigliabile pulire i pannelli ogni 6 mesi. In altri casi, una pulizia annuale può essere sufficiente.

Cosa succede se un pannello fotovoltaico si rompe? Un pannello fotovoltaico rotto impatta sulla produzione di energia dell’impianto, che potrebbe diminuire. In molti casi, è possibile sostituire il singolo pannello danneggiato. Per questo è importante avere un sistema di monitoraggio che rilevi eventuali anomalie.

I pannelli fotovoltaici funzionano anche con il cielo nuvoloso? Sì, i pannelli fotovoltaici producono energia anche con il cielo nuvoloso. La produzione di energia dipende dall’intensità della luce, non solo dalla sua presenza diretta.

Come posso smaltire i pannelli fotovoltaici a fine vita? I pannelli fotovoltaici contengono materiali riciclabili e devono essere smaltiti correttamente e secondo norma di legge per evitare danni all’ambiente. Affidati a aziende specializzate per garantire uno smaltimento sicuro ed ecologico.

Qual è l’influenza della temperatura sui pannelli fotovoltaici? L’efficienza dei pannelli fotovoltaici diminuisce con l’aumentare della temperatura. Questo effetto è più marcato nei pannelli a film sottile rispetto a quelli cristallini. Installare l’impianto preservando il flusso naturale d’aria consente di limitare il surriscaldamento delle celle, garantendo un ottimale funzionamento dell’impianto e una massima resa dello stesso in termini di prestazioni.