Tipi di pannelli fotovoltaici: quali sono le differenze?
I 3 principali tipi di pannelli fotovoltaici sono monocristallini, policristallini e a film sottile. Scopri caratteristiche e differenze
Le tipologie di pannelli fotovoltaici attualmente presenti e commercializzati sul mercato sono:
- pannelli monocristallini;
- pannelli policristallini;
- pannelli a film sottile.
Essi si differenziano tra loro per caratteristiche e prestazioni in base al tipo di cella fotovoltaica che li costituiscono. Ma quali sono le fondamentali differenze? Scopriamo insieme tutte le caratteristiche per scegliere il modello migliore per il tuo impianto.
Per evitare di sbagliare qualche scelta che potrebbe compromettere il rendimento dei pannelli fotovoltaici, ti consiglio di consultare le librerie e wizard di un software fotovoltaico che ti guidano nel dimensionamento dei pannelli e non solo.
Cosa sono i pannelli fotovoltaici?
Un pannello fotovoltaico è un insieme di più celle fotovoltaiche collegate in serie o in parallelo e posizionati sulla medesima struttura di supporto.
I diversi tipi di impianto fotovoltaico si caratterizzano per la loro modularità che offre una vasta scala di impiego. Ogni elemento si compone pertanto di tanti costituenti più piccoli:
- i componenti elettrici elementari che trasformano la radiazione solare in energia elettrica sono le celle fotovoltaiche;
- le celle solari si uniscono tra loro per dar vita ai pannelli;
- più pannelli collegati in serie formano una stringa;
- l’insieme di più stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta costituisce il generatore fotovoltaico.
Impianto fotovoltaico
I moduli per formare i pannelli possono essere collegati attraverso diverse configurazioni; a seconda di come vengono collegati tra loro, possono aumentare d’intensità o di tensione.
Stabilita la potenza da installare, anche la scelta del numero dei pannelli e la loro disposizione all’interno delle stringhe è variabile. Il calcolo e il loro dimensionamento è un processo delicato, in quanto entrano in gioco anche altri fattori come il valore di radiazione solare del luogo e il grado di esposizione solare. Ti suggerisco dunque di utilizzare un software fotovoltaico in grado di calcolare e dimensionare in maniera rapida tutti gli elementi dell’intero impianto.
Quanti tipi di pannelli fotovoltaici esistono?
I diversi tipi di pannelli fotovoltaici vengono classificati in base al tipo di celle fotovoltaiche che formano i moduli che li costituiscono e variano a loro volta a seconda del cristallo che le caratterizza in:
- celle monocristalline;
- celle policristalline;
- celle amorfe.
Sulla base di queste celle si creano i 3 principali tipi di pannelli solari:
- pannelli monocristallini;
- pannelli policristallini;
- pannelli a film sottile.
Pannelli fotovoltaici monocristallini
I pannelli fotovoltaici monocristallini sono delle lastre sottili costituite in genere da 30-70 celle fotovoltaiche assemblate, saldate tra loro e ricoperte da un vetro protettivo e da una cornice esterna di alluminio.
Le celle che li compongono sono omogenee – celle monocristalline – e si ottengono tagliando in fette dei lingotti di silicio attraverso il sistema Czochralski. Si tratta di un processo in cui si immerge un seme di cristallo in un fuso di silicio e dal quale si genera un unico macro cristallo che forma un lingotto di silicio.
Si caratterizzano per una colorazione blu scura, quasi nera.
Pannello fotovoltaico monocristallino
I pannelli monocristallini sono infine abbastanza sensibili agli ombreggiamenti, anche parziali, ma lavorano molto bene se i raggi del sole sono perfettamente perpendicolari alla loro superficie. Costituisce la tipologia di pannelli più costosa tra quelle tradizionali, ma, essendo formati da celle di un solo cristallo orientato nella stessa direzione, riescono a sfruttare al meglio l’energia solare ed hanno rendimenti maggiori a parità di superficie.
Pannelli fotovoltaici policristallini
I pannelli fotovoltaici policristallini sono anch’essi molto diffusi perché hanno caratteristiche del tutto assimilabili, ma non coincidenti, ai pannelli monocristallini.
Si costituiscono dagli scarti del taglio dei lingotti monocristallini e sono formati da celle di silicio policristallino formate da più cristalli orientati in modo casuale con una struttura caotica.
Questa struttura più disordinata rende le prestazioni un po’ inferiori soprattutto se colpite perpendicolarmente dai raggi del sole. Tuttavia, questa imperfezione rappresenta anche la loro peculiarità: riescono a sfruttare meglio la luce del sole durante l’arco della giornata.
Anche questo tipo di pannello, come il precedente, è particolarmente sensibile agli ombreggiamenti, anche parziali, che potrebbero causare improvvisi o temporanei cali di rendimento sull’intero impianto.
La loro colorazione tipica è quella del blu cangiante.
Pannello fotovoltaico policristallino
Pannelli fotovoltaici a film sottile
I pannelli fotovoltaici con celle a film sottile sono realizzati con silicio amorfo o tellururo di cadmio e non hanno una struttura cristallina.
Sono formati da uno strato in vetro o superfici plastiche su cui è applicato uniformemente uno strato di silicio dal piccolissimo spessore. Visivamente, non si presentano come delle celle squadrate che disegnano la superficie, ma appaiono come una lastra di un colore scuro uniforme.
Pannello a film sottile
Una caratteristica che li contraddistingue è la versatilità: sono impiegati in svariati contesti di integrazione architettonica, di arredo urbano o di elementi strutturali di edifici.
Tra i vantaggi del film sottile vi è anche quello di lavorare bene con la luce diffusa o con le alte temperature. Inoltre, i pannelli a film sottile sono i più economici presenti sul mercato, anche se il loro rendimento energetico è minore.
Quali differenze tra i pannelli fotovoltaici monocristallini policristallini e a film sottile?
La differenza principale tra i pannelli fotovoltaici è l’efficienza o rendimento dei pannelli solari, ossia il rapporto tra energia prodotta e superficie occupata.
Più specificamente, i pannelli fotovoltaici più efficienti sono quelli che hanno bisogno di una superficie inferiore per generare lo stesso quantitativo di energia a parità di irraggiamento, temperatura ad altre condizioni esterne di funzionamento impianto.
Tra le tipologie menzionate:
- i pannelli monocristallini hanno un’efficienza maggiore, che oscilla tra il 15 e il 20% e per la produzione di un kWp di potenza hanno bisogno all’incirca di 6 m²;
- i pannelli fotovoltaici policristallini hanno un’efficienza minore e necessitano di una superficie maggiore: per la produzione di un kWp di potenza hanno bisogno all’incirca di 8 m²;
- i pannelli a film sottile hanno un’efficienza produttiva pari a circa il 6% ed hanno bisogno di una superficie di 11÷13 m² per produrre un kWp.
Rendimento dei pannelli fotovoltaici
Considerando l’efficienza in varie condizioni di temperatura risulta che:
- i pannelli in silicio monocristallino rendono meglio alle basse temperature e sono più efficienti dei moduli policristallini in presenza di un’intensità solare minore;
- i pannelli policristallini producono di più alle alte temperature, in quanto riescono a tollerare meglio il calore;
- i pannelli fotovoltaici a film sottile hanno efficienze minori ma hanno il vantaggio di lavorare meglio in condizioni di alte temperature o luce diffusa.
Un’altra differenza sostanziale riguarda il prezzo dei pannelli
- i pannelli solari realizzati con silicio monocristallino costano di più;
- i pannelli fotovoltaici in silicio policristallino hanno un costo più contenuto rispetto ai pannelli in silicio monocristallino;
- i pannelli a film sottile sono i più economici presenti sul mercato.
Da un punto di vista delle caratteristiche estrinseche:
- i pannelli monocristallini sono di colore nero ed hanno una struttura ordinata;
- i pannelli policristallini sono di colore blu cangiante ed hanno una struttura molto più caotica;
- i pannelli a film sottile hanno una struttura assente per quanto riguarda le celle che le compongono ma, rispetto alle più tradizionali tecnologie, hanno una grande versatilità di impiego.
Tipi di pannelli fotovoltaici
I pannelli solari possono inoltre essere messi a confronto tra loro in base ad alcune caratteristiche elettriche:
- potenza di picco;
- tensione di massima potenza;
- corrente di massima potenza;
- corrente di corto circuito;
- tensione a circuito aperto;
- tensione massima di sistema, tensione massima alla quale quel modulo può essere sottoposta;
- coefficienti di temperatura, perdite che si possono avere nel pannello in base alla variazione di temperatura.
Questi valori vanno tenuti in considerazione quando bisogna scegliere l’inverter da collegare ai pannelli solari. Affinchè il sistema funzioni correttamente bisogna rispettare delle verifiche elettriche tra l’inverter e i pannelli ad esso collegati. Ti consiglio di provare gratuitamente un software fotovoltaico in grado di fornirti gli strumenti per effettuare correttamente le verifiche elettriche necessarie ad un corretto dimensionamento.
