4 diversi tipi di pannelli solari

A livello globale, l'energia solare rappresenta il 4.4% del fabbisogno energetico, con un impatto ambientale significativamente positivo. I sistemi fotovoltaici sono disponibili in diverse tipologie e stanno guadagnando popolarità grazie alla loro convenienza e alla produzione di energia pulita. Esploriamo le diverse tipologie di pannelli solari e confrontiamole in base a efficienza, estetica e costo.

Quali sono i tipi di pannelli solari?

Sono monocristallini, policristallini, mono-PERC e a film sottile, ognuno dei quali serve a scopi e posizioni distinti in base a requisiti specifici. Dai un'occhiata al confronto tra diversi tipi di pannelli solari e alla loro efficienza per soddisfare esigenze specifiche:

Scheda Sintetica	monocristallino	Policristallino	Mono-PERC	Pellicola sottile
EFFICIENZA	Circa il 20% o più	15-17%	5% in più rispetto al monocristallino	Circa dal 7% al 10%, può variare a seconda della variante
Forma	Nero/Colore più scuro con forma ottagonale o rotonda	Colore blu con bordi squadrati	Bordi neri e arrotondati	Dipende dalla variante CIGS: 13-15% CdTe: 9-11% a-Si: 6-8%
Vantaggi	Alternativa efficiente dal punto di vista energetico, resistente al calore e meno costosa ai pannelli PERC senza strato passivante	Scelta di fascia media in termini di costi, efficienza e capacità energetica.	Il più efficiente richiede il minimo spazio e la massima capacità di potenza	Costi di installazione più bassi e leggerezza
Svantaggi	Costoso, elevata impronta di carbonio e bassa resa nel processo di produzione	Bassa resistenza al calore, minore efficienza energetica e non adatto in ambienti caldi	Inizialmente i pannelli erano i più costosi e alcuni dei primi soffrivano di degradazione indotta dalla luce e dalle temperature elevate	Una durata di vita più breve rispetto ai pannelli cristallini richiede più spazio ed è meno efficiente
Costo	Alto	Medio	Massimo	Abbassare

Nota : i parametri relativi alle opzioni dei pannelli solari possono variare a seconda delle differenze di qualità, dei processi di produzione e delle condizioni di mercato.

Esistono 2 metodi per dividere i pannelli fotovoltaici, come indicato di seguito:

• Generazioni – Questa classificazione si concentra sull'efficienza e sui materiali di vari tipi di pannelli solari. Include la prima, la seconda o la terza generazione.
• giunzioni – Riguarda il numero di strati sui pannelli solari e include giunzioni singole o multiple.

I principali tipi di pannelli che conosciamo sono Mono-SI, Poly-SI, PERC e TFSC.

1. Pannelli solari monocristallini (Mono-SI) – 1^st Gen

Sono anche noti come pannelli monocristallini poiché sono realizzati a partire da un singolo cristallo di silicio puro , suddiviso in numerose cialde, che conferiscono loro un colore nero intenso. Questa purezza contribuisce alla loro maggiore efficienza in termini di spazio e alla loro durata rispetto ad altri tipi di pannelli solari.

2. Pannelli solari policristallini (Poly-SI) – 1^st Gen

Questi pannelli si distinguono per la loro forma e l'aspetto punteggiato di blu, ottenuto fondendo il silicio grezzo per creare diversi cristalli che vengono poi versati in uno stampo quadrato. Questo metodo riduce gli sprechi e conferisce al pannello una forma unica, influenzando al contempo la conversione energetica e l'efficienza spaziale, grazie alla minore purezza del silicio e alla qualità costruttiva.

3. Pannelli PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) 

Questi pannelli rappresentano un progresso rispetto alle celle monocristalline standard e presentano uno strato di passivazione sulla superficie posteriore che migliora l'efficienza riflettendo la luce all'interno della cella, migliorando l'assorbimento della radiazione solare e minimizzando la ricombinazione degli elettroni, facilitando così il flusso di elettroni.

Inoltre, consente una riflessione della luce a lunghezze d'onda maggiori , impedendo il surriscaldamento del pannello posteriore metallico della cella e mantenendo un'efficienza elevata. Questi pannelli solari catturano più luce solare in un'area più piccola, risultando perfetti per spazi ristretti.

4. Celle solari a film sottile (TFSC) – 2^nd Gen

Vengono realizzati stratificando materiali fotovoltaici come silicio, cadmio o rame su un substrato. Sono facili da installare grazie alla loro flessibilità e leggerezza, che richiedono una minore quantità di materiale. Tuttavia, la loro efficienza è inferiore rispetto ai pannelli solari standard al silicio di altri tipi.

A. Celle solari in silicio amorfo (A-Si): Queste celle, grazie alla loro struttura a triplo strato e all'efficienza ridotta, sono adatte ad applicazioni a basso consumo energetico come le calcolatrici tascabili. Le celle solari in silicio amorfo, con uno spessore di appena 1 millimetro, utilizzano una frazione dello spessore delle celle standard, con conseguente riduzione dei costi di produzione.

B. Celle solari al tellururo di cadmio (CdTe): questi pannelli offrono bassi costi di produzione, un breve tempo di recupero energetico e richiedono una quantità minima di acqua per la produzione. Tuttavia, sollevano preoccupazioni a causa della tossicità del cadmio e il suo riciclo ne aumenta i costi.

C. Seleniuro di rame, indio e gallio (CIGS): Sono costituiti da un sottile strato di rame, indio, gallio e selenio depositato su un materiale di supporto. Offrono un'efficienza maggiore rispetto ad altri tipi di film sottili, ma risultano meno efficienti rispetto ai pannelli in silicio cristallino.

Puoi anche consultare l'articolo "Problemi più comuni dei pannelli solari con relative soluzioni".

Parlando della loro categorizzazione in base alla generazione, sono le seguenti.

• 1st Generation è utilizzato principalmente in configurazioni convenzionali e comprende quelle tradizionali realizzate in silicio monocristallino o policristallino.
• 2a generazione comprende vari tipi di celle solari a film sottile comunemente utilizzate per le centrali elettriche e per l'integrazione in edifici o piccoli impianti fotovoltaici.
• 3rd Generation include una varietà di tecnologie a film sottile che sono ancora in fase di ricerca o sviluppo. Poche di esse utilizzano sostanze organiche o inorganiche (CdTe) per generare elettricità.

Dopo aver parlato dei pannelli Gen 1, 2 e CdTe della Gen 3, scopriamo di più sui pannelli di terza generazione, meno noti.

5. Cella solare bioibrida

Un team di esperti della Vanderbilt University ha sviluppato celle solari bioibride che sono ancora in fase di ricerca . Sono state create per sfruttare il fotosistema 1 e applicare il processo naturale della fotosintesi.

La maggior parte dei materiali utilizzati in questa cella sono gli stessi di quelli tradizionali, combinati con più strati di fotosistema 1. Ciò aumenta l'efficienza di conversione, rendendola fino a 1000 volte più efficace rispetto ai pannelli di prima generazione.

6. Celle fotovoltaiche concentrate (CVP e HCVP)

Funzionano in modo simile ai sistemi convenzionali, ma hanno un tasso di efficienza fino al 41%. Le celle fotovoltaiche a concentrazione potrebbero sembrare la soluzione migliore, ma devono essere orientate verso il sole con un'angolazione perfetta. Inoltre, per ottenere la massima efficienza, devono essere abbinate a inseguitori solari.

Riferimento incrociato: Panoramica sulle celle fotovoltaiche a concentrazione (CPV)

Capacità dei diversi tipi di pannelli solari

Prima di analizzare la capacità delle diverse tipologie, diamo un'occhiata alla capacità dell'energia solare nell'ultimo decennio.

I pannelli solari possono essere classificati in base alla capacità energetica.

1. Massima capacità di potenza

• Pannelli monocristallini: Hanno la più alta capacità di potenza e di output grazie alla loro maggiore efficienza per piede quadrato, che in genere varia da Da 300 a 320 watt.
• Pannelli PERC: Loro hanno un potenza erogata simile ai pannelli monocristallini poiché sono essenzialmente versioni modificate degli stessi materiali e procedure di produzione.

2. Capacità di potenza media

• Pannelli policristallini: La loro potenza in uscita con un tipico pannello da 60 celle varia da da 240 a 300 watt, rendendolo adatto alla maggior parte degli impianti elettrici domestici.

3. Capacità di potenza più bassa

• Pannelli a film sottile: Questi sono utilizzati principalmente in grandi centrali elettriche su scala industriale e hanno capacità di potenza inferiore rispetto ai pannelli cristallini a causa della loro struttura più sottile, del minor numero di componenti semiconduttori e della mancanza di silicio puro.

Vedi anche: I 20 migliori produttori di pannelli solari al mondo

Costo dei tipi di pannelli solari

Il prezzo medio di un impianto da 6 kW, inclusi solo i materiali, varia da 6,000 a 9,000 dollari . Tuttavia, i costi di installazione e manodopera potrebbero aumentare il totale da 2.50 a 3.50 dollari per watt. Di seguito è riportata una ripartizione approssimativa dei costi per watt delle diverse tipologie di pannelli solari:

Nota : il costo dei pannelli solari varia a seconda della qualità e delle condizioni di mercato.

Quale tipo di pannello solare è migliore per l'uso domestico?

La scelta tra i diversi tipi di pannelli solari si basa sulle esigenze, tenendo conto di fattori quali lo spazio disponibile e i limiti di budget. Le case con spazio limitato richiedono impianti di piccole dimensioni come i pannelli monocristallini, estremamente efficienti ma più costosi. Per ambienti più ampi, invece, è consigliabile optare per pannelli policristallini di dimensioni maggiori , più convenienti. Per ulteriori contenuti relativi all'energia solare, consulta la categoria dedicata.