Per favorire la diffusione del fotovoltaico, uno dei campi dove si sta già giocando una delle partite più importanti è quello della ricerca tecnologica.
Per favorire la diffusione del fotovoltaico, uno dei campi dove si sta già giocando una delle partite più importanti è quello della ricerca tecnologica. Non si può più pensare infatti che la definitiva consacrazione del fotovoltaico passi solo attraverso interventi di incentivazione che favoriscano l’adozione di questi impianti.
Per fare dei sostanziali passi avanti nel campo della ricerca, i produttori si sono concentrati su quello che da sempre appare come uno dei pochi punti deboli di questa tecnologia, vale a dire l’efficienza complessiva dei sistemi di raccolta dell’energia.
Il panorama dei pannelli solari
Negli ultimi anni si è assistito a una continua sperimentazione di prodotti che potessero migliorare questa specifica caratteristica, per consentire ai pannelli solari una maggiore resa in base all’enorme potenziale energetico a disposizione.
Infatti, è bene ricordare che mediamente un pannello solare può garantire una resa diversa in base alla tipologia del pannello stesso e dei moduli che si utilizzano per raccogliere l’energia.
Pannelli monocristallino: le migliori prestazioni del momento
I pannelli monocristallino sono al momento quelli con le prestazioni migliori in termini di efficienza. Questo risultato è dovuto principalmente alle loro celle, costruite appositamente con un grado di purezza del silicio molto elevato. Inoltre la conformazione di questi pannelli, caratterizzati da un solo e unico cristallo a formare la trama delle varie celle, favorisce una minore dispersione, ma un surriscaldamento più veloce.
Sono pannelli che possono raggiungere un valore di efficienza del 19% di trasformazione in energia elettrica della luce incidente. Queste caratteristiche ne fanno al momento la tipologia di pannelli con la migliore resa, ma allo stesso tempo i più costosi sul mercato, tanto da essere utilizzati in realtà solo in condizioni di spazi d’installazione molto limitati che necessitano quindi di prodotti più performanti.
Inoltre, come risaputo, i pannelli solari vedono calare la loro resa all’aumentare della temperatura della superficie, e questo è vero ancora di più per i monocristallini che lamentano un crollo delle prestazioni sopra i 50°.
Pannelli policristallino: efficienza media ma più stabile
Il policristallino è un tipo di pannello ottenuto dalla lavorazione degli scarti del monocristallino. In pratica con i pezzi di recupero di quest’ultimo si realizzano questi pannelli, che forniscono una resa mediamente più scadente con un’efficienza massima registrata del 15,5%. Sono però pannelli che garantiscono un risultato più stabile, potendo vantare un rendimento sopra i 50° che migliora rispetto ai monocristallini di un 2%, che raddoppia fino ad un 4% sopra i 70°. Sembrano differenze minime ma nell’arco di un intero anno di produzione sono molti kW di scarto.
Pannelli solari a film sottile: la speranza del futuro
I pannelli al film sottile sono attualmente la cenerentola del mercato fotovoltaico, ma sembrano essere anche la tecnologia più promettente per il futuro. Come suggerito dal nome la loro tecnologia prevede una maggiore flessibilità d’utilizzo rispetto ai cristallini, ma la loro efficienza al momento è nettamente inferiore.
Ma grazie alla grande facilità d’installazione sono, oltre che più economici, anche più indicati per avere un risultato assoluto migliore, potendoli installare su maggiori superfici grazie alla grande flessibilità.
Le celle nei pannelli solari e l’impatto sull’efficienza
Le celle sono il vero cuore pulsante della tecnologia dei pannelli solari. Attraverso queste avviene materialmente la raccolta dell’energia che serve per soddisfare il fabbisogno dell’utente. E la gran parte della ricerca per arrivare ad una migliore efficienza passa proprio dalle nuove tecnologie applicate a questi moduli, che stanno trovando sempre più spazi anche nella produzione dei pannelli per uso residenziale e non solo industriale.
Si cercano quindi soluzioni innovative che permettano ai moduli di essere più potenti e di conseguenza migliorare la propria efficienza complessiva.
Se infatti, in un impianto fotovoltaico da 3 kW troviamo un pannello mediamente composto da 10 moduli in grado di esprimere 330 W di potenza, grazie alle nuove tecnologie sarà possibile avere impianti con pannelli a 8 moduli e una potenza espressa di 400W.
Ma quali sono al momento le tecnologie più gettonate per avere questo incremento dell’efficienza?
I pannelli fotovoltaici con moduli PERC
I pannelli con moduli PERC (Passivated Emitter Rear Cell) sono tra quelli che migliorano in maniera sostanziale la resa di un impianto fotovoltaico.
Essi sono costituiti da una serie di celle fotovoltaiche con una particolare struttura. Nella parte posteriore hanno infatti uno strato di silicio monocristallino che permette un maggiore assorbimento della luce solare, migliorando gli indici di rendimento complessivo dell’impianto.
I pannelli PERC possono arrivare fino ad un’efficienza del 21,2% e dimostrano una buona resa anche in condizioni di basso irraggiamento.
Tutte queste caratteristiche positive non incidono però sul prezzo, dato che la produzione di questo tipo di celle è comunque economica come per quelle classiche, non portando ad un innalzamento dei prezzi che allungherebbe di molto il tempo di diffusione per questa nuova tecnologia.
Le Celle Half Cut nei pannelli solari
Parallelamente alle celle PERC si stanno facendo strada altre interessanti tecnologie come quella dei moduli Half Cut. Il principio alla base di questi pannelli solari è abbastanza semplice e suggerito dal loro nome. Si tratta di pannelli costituiti da celle tagliate a metà: questa conformazione si è scoperta essere ottima per diminuire la dispersione in fase di trasformazione della luce incidente in energia elettrica.
I risultati avuti da questi pannelli parlano di un’efficienza che può arrivare fino al 20,2%, e sono al momento già in commercio e disponibili anche per le installazioni domestiche.
Le celle che seguono il sole
Esistono poi progetti in fase di sperimentazione, come quello proposto dalla startup svizzera Insolight, che sta sperimentando un nuovo tipo di pannello formato da celle particolarmente performanti, che possono anche portare a rendimenti di conversione del 29% della luce incidente.
Questo tipo di moduli sono possibili grazie all’utilizzo di lenti ottiche, che arrivano a concentrare la luce del sole di circa 100 volte in più rispetto ad una normale cella.
Questo utilizzo delle lenti, permette anche di avere una cella dove lo spazio del materiale fotovoltaico utilizzato si riduce drasticamente occupando appena lo 0,5% del pannello intero.
Inoltre per migliorare ancor di più la resa, si è messo a punto un sistema che permette alla cella di spostarsi di alcuni millimetri durante il giorno per poter seguire la luce solare. Questo effetto “girasole” aumenta ancor di più l’efficienza globale del pannello, con test di laboratorio che hanno conseguito risultati di efficienza record del 36%.
Al momento questo tipo di tecnologia è però ancora scarsamente accessibile dal punto di vista economico, ma la strada verso il miglioramento dell’efficienza, che dal 2000 ad oggi ha avuto un incremento di solo il 3,5%, sembra tracciata.