produzione di energia elettrica con sistemi a celle ... - Il Saturatore

2. STATO DELL’ARTE DELLE TECNOLOGIE DELLE CELLE
FOTOVOLTAICHE
Il mercato dei moduli fotovoltaici commerciali è in gran parte costituito da moduli in
silicio cristallino (nelle due varianti mono e poli); il rimanente, valutabile in circa il 40% è
coperto invece dalla tecnologia amorfa. Di questa percentuale più della metà è però
dedicata alle microapplicazioni del fotovoltaico che spesso solo l’amorfo può coprire per
via della facilità con cui sì riescono a costruire celle di bassissima potenza e peso
estremamente contenuto tipiche dell’alimentazione di calcolatrici, orologi, gadget solari.
Al di là dei numeri di mercato, quanto verrà esposto nel seguito permetterà in modo
molto semplice di capire su quale tecnologia concentrare l’attenzione per scegliere il
modulo fotovoltaico che meglio si adatta alla specificità del caso
2.1. Tecnologia costruttiva dei moduli fotovoltaici
Si è già fatto osservare che le celle di silicio cristallino sono di fatto delle fettine di
semiconduttore opportunamente drogato con spessore di qualche centinaio di micron e
dimensioni quadrate di poco più di 10 cm di lato. Risulta evidente che l’assemblaggio di
più celle una a fianco all’altra con i relativi collegamenti elettrici fino a formare il modulo
fotovoltaico, non può che avvenire posando le celle su un supporto rigido (il vetro
anteriore) a causa della fragilità dei sottili cristalli impiegati i quali, lo ricordiamo, no
sono in grado di assorbire sforzi meccanici o deformazioni senza danni.
Le celle fotovoltaiche a film sottile (amorfo, CIS, CdTe) sono, invece, formate per
deposizione di una miscela di gas: possono così essere utilizzati differenti tipi di supporti
(detti substrati), sia per formare moduli rigidi che moduli flessibili ( per esempio
utilizzando un substrato polimerico, arrivando a realizzare prodotti leggeri e deformabili,
utili specialmente per l’alimentazione di carichi mobili (carica batteria per servizi elettrici
su caravan, barche, roulotte).
Pur con qualche variante, i moduli fotovoltaici cristallini attualmente disponibili sul
mercato possono essere ricondotti a questo schema base (1). Dalla figura si può notare
che anteriormente vi è sempre un vetro temprato di circa 4 mm di spessore che assolve
l’ovvia funzione di permettere il passaggio della luce e proteggere la parte attiva. Non ci
si lasci ingannare dalla presenza del vetro per ritenere il modulo fotovoltaico un oggetto
delicato:le caratteristiche meccaniche del vetro superiore devono essere tali da
assicurarne la calpestabilità, reggendo il peso di una persona senza deformazioni
apprezzabili. Devono inoltre essere in grado di resistere a condizioni meteorologiche
particolarmente severe rappresentate anche dagli urti in seguito alla caduta di grandine di
grosse dimensioni.
La trasmittanza del vetro anteriore, cioè la sua capacità di essere attraversato dalla luce
solare, è molto superiore a quella offerta dai normali vetri in commercio, in modo da
non pregiudicare il rendimento complessivo del modulo: per raggiungere il risultato, i
costruttori ricorrono a particolari composizioni con basso contenuto di ferro.
Tra il vetro e le celle fotovoltaiche viene interposto un sottile strato di vinilacetato di
etilene (EVA) trasparente che contiene additivi che ne ritardano l’ingiallimento dovuto
Walter Morgano Tesi di Dottorato di Ricerca