Costi, struttura e tipologia di una cella solare
Una cella solare consta di due strati di silicio. Sui piani confinanti di entrambi gli strati si crea un campo elettrico. Dei processi fisici fanno sì che con l’irraggiamento solare tra i contatti metallici, applicati a questi strati di silicio, scorra corrente elettrica.
Lo strato n si comporta come il polo meno e lo strato p come il polo più di una batteria. Tra di essi si crea una tensione che aderisce agli elettrodi.
...al sommario 1 Struttura e differenze 2 Moduli solari
Esistono diversi modelli che si distinguono per scopo applicativo, potenza e realizzazione del rivestimento in silicio.
* Celle solari in silicio monocristallino
* Celle solari in silicio policristallino
* Celle a film sottile
Negli impianti fotovoltaici fino ad oggi si utilizzano principalmente celle cristalline, in quanto il loro grado di efficacia è quasi sempre superiore. Soprattutto gli impianti a tetto vengono quasi sempre realizzati con celle cristalline.
Le celle a film sottile si hanno in diverse varianti, a seconda del substrato e dei materiali vaporizzati. La gamma delle proprietà fisiche e del grado di efficacia è relativamente vasta. I gradi di efficacia del modulo sono normalmente compresi tra il 5 ed il 7%. Come materiale della cella si utilizza silicio amorfo, rame-indio-diselenide (CIS) oppure cadmio telluride (CdTE).
Il grosso vantaggio dei moduli a film sottile è che non vi sono difficoltà di materiale, nemmeno per la produzione in scala terawatt. Ci sono perfino celle a film sottile dotate di un elevato grado d'efficacia, come le celle cristalline. I moduli a film sottile CIS ad esempio hanno un grado d’efficacia dell’11-12% e vengono spesso impiegati per grandi superfici.
Celle solari – Irraggiamento e temperatura
A livello del tutto generale vale naturalmente che: la corrente prodotta da celle solari è tanto più grande, quanto più sole irradia la cella. La corrente cresce in maniera proporzionale alla forza radiante (anche la tensione cresce un po’).
Matematicamente il tutto si presenta così:
* Tensione (Volt) x intensità di corrente (ampere) = Watt (potenza della cella)
Il problema è però che con una temperatura crescente della cella solare il grado d’efficacia si riduce di nuovo. Se la cella / il modulo solare viene ben raffreddato con il vento e conseguentemente con una buona ventilazione (anche legata al tipo di montaggio), è possibile ridurre queste perdite.
Senza ventilazione le perdite sono circa il 5% superiori che con l’aerazione.
In caso di temperature elevate è possibile addurre circa lo 0,5% di riduzione di potenza per grado Celsius. Se la temperatura di un modulo solare s'innalza dai previsti (in condizioni di test) 25°C fino a 55°C, la potenza del modulo scende circa del 15%.
Chi non è particolarmente interessato alla tecnica, può tranquillamente saltare alla pagina successiva. Per tutti gli altri:
Definizione di potenza
La potenza di un modulo solare viene espressa in watt peak (Wp) oppure in kilowatt (kWp).
Il valore kWp descrive la potenza ottimale di moduli solari in condizioni di test standardizzate (1000 W/m2 irraggiamento, 25 °C temperatura modulo, 1,5 air mass).
Con il cielo nuvoloso o il riscaldamento del modulo, la potenza del generatore solare è più bassa.
Ai nostri gradi di latitudine è possibile produrre con 1 impianto fotovoltaico kWp (corrispondente a una superficie di 9-10 m²) circa 800 – 1000 kWh di corrente all’anno (con un orientamento ottimale). Il consumo medio annuo di corrente di un nucleo famigliare composto da quattro persone ammonta in Germania a 4.000 kWh.
Collegamento in serie e in parallelo di celle solari
Il collegamento in parallelo viene solo brevemente accennato, ma in effetti non viene utilizzato. Con il collegamento in parallelo di celle solari, la tensione (volt) è uguale su tutte le celle, ma le correnti (ampere) si sommano in una corrente globale.
Con il collegamento in serie, al contrario, la corrente è uguale su tutte le celle solari, ma la tensione delle singole celle solari si somma in una tensione globale.
Ancora sul tema ombra
Qui si riprende ancora questo tema. Se alcune parti delle celle solari si trovano all’ombra, la resa dell'intero modulo può scendere, perché questa parte in questo momento si comporta come una resistenza nel circuito elettrico.
La soluzione in questo caso sono i cosiddetti diodi bypass. Il diodo bypass bypassa corrente al modulo in ombra.
Alla prossima pagina viene spiegato in maniera ancora più approfondita.
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