Pannelli solari, quali sono i materiali con il miglior rendimento energetico?

In vista della scelta dei pannelli solari, è indispensabile sapere quali sono i materiali in grado di assicurare il rendimento energetico più elevato. È chiaro, però, che non basta che la singola cella o il semplice pannello riescano a garantire una resa energetica ottimale: è tutto l’impianto che va progettato e realizzato in modo da assicurare un rendimento termico ed energetico eccellente. Nessun dettaglio può essere trascurato, e un ruolo di primo piano è anche quello delle guarnizioni dell’impianto solare termico.

Il silicio cristallino

Nove pannelli fotovoltaici su dieci, a livello mondiale, sono realizzati in silicio cristallino o comunque si basano su una sua variazione. Il livello di purezza del silicio è la caratteristica che definisce le performance. La disposizione delle molecole di silicio è tale da garantire un miglioramento della conversione della luce solare a energia elettrica. Un pannello solare con un livello di efficienza più elevato può comunque avere un costo per potenza nominale alto, in quanto i processi che occorrono per incrementare la purezza sono dispendiosi.

Le celle in silicio cristallino singolo

Un livello di purezza elevato caratterizza le celle solari in silicio cristallino singolo, che mettono in evidenza una colorazione esterna e un aspetto omogenei. Le celle monocristalline sono realizzate con wafer di silicio: si tratta di fette di materiale semiconduttore con uno spessore minimo su cui sono presenti circuiti integrati mediante drogaggi. I wafer di silicio sono forniti in cilindri.

Il fotovoltaico architettonicamente integrato

Il cosiddetto fotovoltaico fabbricabile si basa sulle celle solari a film sottile e sulle celle solari cristalline. Esso è indicato con la sigla BIPV, che sta per Building Integrated Photovoltaics. Si tratta di celle solari destinate a prendere il posto dei materiali che vengono adoperati negli edifici, come le pareti, i tetti e le facciate. Come è facile intuire, il costo di tali soluzioni è elevato, ma si può beneficiare sia di un rendimento notevole che di una resa estetica che non ha eguali.
I pannelli fotovoltaici cristallini

Come si sarà intuito, la scelta dei materiali delle celle e delle guarnizioni impianto solare è destinata a influenzare i consumi con cui si avrà a che fare negli anni a venire. Nel caso in cui non si possa disporre di spazio a sufficienza per pannelli solari a film sottile, il consiglio è di propendere per un pannello fotovoltaico cristallino. I pannelli di questo tipo possono avere dimensioni differenti. Le dimensioni sono identiche per pannelli da 180, da 200 o da 220 watt; il modo in cui vengono fabbricati è lo stesso, ma in occasione dei test possono avere un rendimento più o meno elevato e, di conseguenza, sono destinati a categorie di potenza nominale differenti. I pannelli solari monocristallini garantiscono una produzione di potenza più elevata, ma non è detto che questo sia sempre un aspetto positivo; quelli policristallini, d’altro canto, ottimizzano gli spazi in misura solo discreta, lasciando intravedere ampi margini di miglioramento da questo punto di vista.

Le celle solari a film sottile

Le celle solari a film sottile non si basano su wafer di silicio dallo spessore consistente, ma presentano un rivestimento in materiale fotovoltaico che basta appena a ricoprire i substrati in superficie. Il processo di produzione richiede quantità di silicio ridotte. I moduli, inoltre, sono flessibili, il che vuol dire che possono essere applicati su superfici curve. Le prestazioni offerte sono interessanti anche con le condizioni di luce meno favorevoli, e nelle situazioni di copertura parziale il comportamento è migliore di quello dei pannelli cristallini (per esempio quando c’è la neve o in zone ombreggiate). Quella del silicio amorfo è una tecnologia ancora nuova, che però lascia ipotizzare un rendimento energetico davvero interessante.

Gli altri materiali

Le celle fotovoltaiche a film sottile si distinguono in base al materiale fotovoltaico che compone il substrato: ci sono, quindi, le celle fotovoltaiche organiche, quelle con un film sottile di silicio, quelle con seleniuro di rame, gallio e indio e quelle con tellururo di cadmio. Va detto, comunque, che molte tipologie sono ancora in fase di sperimentazione e, di conseguenza, non sono presenti in commercio. Dal punto di vista dell’efficienza, il tellururo di cadmio è migliore rispetto al silicio cristallino, a condizione che il confronto avvenga su impianti di grandi dimensioni. Per le soluzioni abitative, dunque, è ancora adesso preferibile il silicio cristallino.

Le celle solari organiche DSSC

Le celle solari organiche DSSC, conosciute anche con il nome di celle di Graetzel, si basano su coloranti naturali, tra cui le antocine, che sono presenti nei lamponi e nel succo di more. Tali coloranti fungono da materiale attivo e vengono deposti su una superficie conduttiva in TiO2. Numerose molecole permettono di aumentare il livello di efficienza di queste soluzioni, ma per il momento sono ancora in corso studi e ricerche da approfondire.

 

Redazione Autore