Cosa sono le celle fotovoltaiche?
La risposta è semplice: sono la parte fondamentale nella costruzione di un pannello fotovoltaico. Senza le celle, infatti, non potrebbe avvenire la conversione dell'energia solare in corrente elettrica. Le celle hanno forma generalmente quadrata e dimensioni più o meno standardizzate di 125x125 millimetri. Sono costituite da un materiale semiconduttore, il più diffuso dei quali è il silicio. Un pannello fotovoltaico è costituito da diversi moduli che a loro volta sono formati da 36 celle. La modularità consente grande flessibilità d'uso poichè le celle possono venir combinate in serie a seconda delle esigenze energetiche dell'utente finale o dell'estensione della superficie su cui vengono fissati i pannelli. Il rendimento delle celle fotovoltaiche si calcola rapportando l'energia elettrica prodotta con l'energia della radiazione solare che investe la loro superficie.
Cella fotovoltaica monocristallina
La maggior parte delle celle fotovoltaiche in commercio è in silicio, un semiconduttore che ben si presta alla lavorazione e al drogaggio (pratica che accentua la conducibilità elettrica di un semiconduttore). Il silicio, inoltre, è un materiale riciclabile all'interno della stessa industria fotovoltaica. A seconda del grado di purezza del silicio vengono prodotti diversi tipi di cella, tra cui le celle di silicio monocristallino. Queste sono le più efficienti ma anche le più costose presenti sul mercato. Rispetto ai pannelli policristallini, quelli monocristallini, infatti, producono maggiori quantità di energia pur avendo un'estensione ridotta, ed inoltre funzionano meglio in condizioni di scarso irraggiamento solare e temperature più basse. Il grosso svantaggio dei pannelli a celle monocristalline è che se sono sporchi di polvere, coperti da neve o semplicemente in ombra, il loro rendimento cala drasticamente.
Celle a silicio policristallino
Questo tipo di cella viene ottenuta riciclando il materiale scartato dalla produzione di componentistica elettronica. Le celle sono generalmente di forma quadrata ed hanno un intenso colore blu. Il prezzo più contenuto rispetto alle celle monocristalline, e la loro caratteristica estetica, le rende particolarmente apprezzate nelle integrazioni architettoniche residenziali e urbane. Tra i vantaggi di questa tipologia di cella ci sono una miglior tolleranza al calore rispetto a quelle in silicio monocristallino, e una conseguente maggior efficienza quando vengono impiegate ad alte temperature. Essendo però il silicio utilizzato meno puro, per produrre la stessa potenza elettrica è necessario coprire una superficie maggiore. Tuttavia la tecnologia del policristallino è in costante fase di sviluppo e si prevede che a breve il rendimento sarà più o meno uguale.
Celle fotovoltaiche a silicio amorfo
Nel campo del fotovoltaico si sono affermate di recente anche le celle a film sottile (Thin Film), formate da strati sottili di silicio amorfo applicati ad un substrato in materiale flessibile. Rispetto alle celle fotovoltaiche in silicio cristallino, quelle a film sottile hanno un processo di produzione più economico, poichè la quantità di materiale semiconduttore utilizzata è minore, inoltre non ci sono vincoli particolari sulla forma e sulle dimensioni del substrato. Il silicio viene distribuito in maniera uniforme sul supporto, e i moduli possono essere posizionati anche su superfici curve e integrati facilmente nelle architetture sia residenziali che urbane. Sebbene i pannelli a celle solari Thin Film stiano lentamente diventando una valida alternativa ai pannelli in silicio cristallino, il loro rendimento rispetto a questi ultimi è ancora basso.
Domande frequenti
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Qual è la differenza principale tra celle monocristalline e policristalline?Le celle monocristalline offrono la massima efficienza e occupano meno spazio, producendo più energia a parità di superficie. Sono ideali dove lo spazio è limitato, ma sono più costose e sensibili all’ombra. Le celle policristalline, dal colore blu intenso, sono più economiche e tollerano meglio le alte temperature, rendendole adatte a climi molto caldi. Tuttavia, essendo meno pure, richiedono una superficie maggiore per generare la stessa potenza delle monocristalline. La scelta dipende quindi dal budget disponibile e dallo spazio installativo.
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Come funziona una cella fotovoltaica in termini materiali?Una cella fotovoltaica è costituita principalmente da silicio, un materiale semiconduttore. Quando la luce solare colpisce la cella, i fotoni trasferiscono energia agli elettroni del silicio, generando una corrente elettrica continua. Questo processo, noto come effetto fotoelettrico, avviene grazie al drogaggio del materiale, che ne aumenta la conducibilità. Le celle hanno solitamente forma quadrata (circa 125x125 mm) e vengono assemblate in moduli (pannelli) collegandole in serie per raggiungere la tensione desiderata dall’utente finale.
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Cosa sono le celle a film sottile (Thin Film) e quando conviene usarle?Le celle a film sottile utilizzano strati sottili di silicio amorfo depositati su supporti flessibili. Il vantaggio principale è il costo di produzione inferiore e la possibilità di adattarsi a superfici curve o irregolari, facilitando l’integrazione architettonica. Sebbene abbiano un rendimento energetico più basso rispetto al silicio cristallino, la loro versatilità le rende interessanti per facciate o tetti complessi dove i pannelli rigidi tradizionali non potrebbero essere installati efficacemente.
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Quale tipo di pannello performa meglio con poco sole o alte temperature?In condizioni di scarso irraggiamento solare e temperature basse, le celle monocristalline mantengono prestazioni superiori. Al contrario, in caso di elevate temperature ambientali, le celle policristalline mostrano una migliore tolleranza termica, perdendo meno efficienza rispetto alle monocristalline. È importante notare che l’ombreggiamento, invece, penalizza drasticamente entrambe le tecnologie, specialmente quelle monocristalline, riducendo il rendimento complessivo dell’impianto.
